CZ2017789A3 - Devices for cooling gases, liquids and / or volatile substances - Google Patents

Devices for cooling gases, liquids and / or volatile substances Download PDF

Info

Publication number
CZ2017789A3
CZ2017789A3 CZ2017-789A CZ2017789A CZ2017789A3 CZ 2017789 A3 CZ2017789 A3 CZ 2017789A3 CZ 2017789 A CZ2017789 A CZ 2017789A CZ 2017789 A3 CZ2017789 A3 CZ 2017789A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
tube
wall
contact element
container
liquids
Prior art date
Application number
CZ2017-789A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ307649B6 (en
Inventor
Ivo Světlík
Pavel Šimek
Václav Sýkora
Original Assignee
Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i. filed Critical Ústav jaderné fyziky AV ČR, v. v. i.
Priority to CZ2017-789A priority Critical patent/CZ307649B6/en
Publication of CZ2017789A3 publication Critical patent/CZ2017789A3/en
Publication of CZ307649B6 publication Critical patent/CZ307649B6/en

Links

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Zařízení je určené pro chlazení plynů, kapalin a/nebo těkavých látek, které procházejí rovnou trubicí (1.6, 2.6., 3.6, 4.6), přičemž zařízení zahrnuje nádobu (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) pro chladicí médium. Nádoba (1.1, 2.1., 3.1, 4.1) má alespoň jednu stěnu (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) vybranou z bočních stěn a dna vyrobenou z tepelně vodivého materiálu, přičemž po celé délce uvedené stěny je proveden kontaktní prvek (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) ve tvaru U. Výhodou navrhovaného chladiče je jednoduchost aparatury, jeho snadná odnímatelnost a snadný přesun/posun chlazeného místa podél trubice aparatury.The device is intended for cooling gases, liquids and / or volatile substances that pass through a straight tube (1.6, 2.6., 3.6, 4.6), the device comprising a container (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) for the refrigerant. The vessel (1.1, 2.1., 3.1, 4.1) has at least one wall (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) selected from the side walls and the bottom made of a thermally conductive material, with a contact element (1.5, 2.5 , 3.5, 4.5) U-shaped. The advantage of the designed cooler is the simplicity of the apparatus, its easy removability and the ease of moving / moving the cooled spot along the apparatus tube.

Description

Oblast technikyTechnical field

Předkládaný vynález poskytuje zařízení pro chlazení plynů, kapalin a/nebo těkavých látek, vhodné zejména pro laboratorní použití.The present invention provides apparatus for cooling gases, liquids and / or volatiles, particularly suitable for laboratory use.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Při mnoha chemických, fyzikálních a technologických procesech je zapotřebí chladit, případně vymrazit ze směsi procházející aparaturou plyny, kapaliny a/nebo těkavé látky. Zejména v laboratorním měřítku by pak bylo velmi výhodné, pokud by bylo možno vymrazit plyny nebo těkavé látky na v podstatě libovolném místě trubice aparatury dle potřeby.In many chemical, physical and technological processes, it is necessary to cool or freeze gases, liquids and / or volatiles from the mixture passing through the apparatus. In particular, on a laboratory scale, it would be highly advantageous to freeze gases or volatiles at substantially any point in the apparatus tube as needed.

V současnosti není komerčně dostupná laboratorní pomůcka, která by umožnila vymrazování plynů na teploty blízké teplotě varu kapalného dusíku v horizontálně orientované trubici. Obvykle je proto zapotřebí vybavit aparaturu, ve které mají být plyny, kapaliny a/nebo těkavé látky vymrazovány, prvky umožňujícími vedení plynů, kapalin, resp. těkavých látek pod úroveň hladiny kapalného dusíku či jiného chladicího média (např. U-trubice nebo vymrazovací palec). Tímto se zvyšuje složitost, poruchovost a cena konstruované aparatury, a plyny, kapaliny a těkavé látky lze vymrazovat pouze na předem určeném místě aparatury. Existují i chladiče plynů pro aparatury, kdy plyn prochází soustavou dvou souosých trubic, mezi nimiž je umístěna kapalina, a které případně mohou mít prvky zvětšující kontaktní plochu pro přenos tepla (WO 2013/150318). Alespoň vnitřní trubice musí být z materiálu, který je inertní vůči protékajícím plynům, a tato sestávaje pevná, po sestavení aparatury tedy nelze místo chlazení či vymrazování plynů měnit a nelze chladič z aparatury snadno odnímat, konstrukce takové aparatury je rovněž složitá.At present, there is no commercially available laboratory aid that would allow gas freeze to temperatures near the boiling point of liquid nitrogen in a horizontally oriented tube. Typically, therefore, it is necessary to provide an apparatus in which gases, liquids and / or volatile substances are to be freeze-dried with elements which allow the conducting of gases, liquids, resp. volatile substances below the level of liquid nitrogen or other coolant (eg U-tube or freeze-thumb). This increases the complexity, failure rate and cost of the constructed apparatus, and gases, liquids and volatiles can only be frozen at a predetermined location of the apparatus. There are also gas coolers for apparatus where the gas passes through a set of two coaxial tubes between which a liquid is placed and which optionally may have elements increasing the contact area for heat transfer (WO 2013/150318). At least the inner tube must be of a material which is inert to the flowing gases and which consists of a solid, so that after assembly of the apparatus it is not possible to change the cooling or freezing of the gases and cannot easily remove the cooler from the apparatus.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předkládaný vynález poskytuje zařízení pro chlazení plynů a/nebo kapalin a/nebo těkavých látek, vhodné zejména pro laboratorní použití (laboratorní chladič), které umožňuje chladit plyny, kapaliny a/nebo těkavé látky v rovné trubici, bez nutnosti doplňování trubice dalšími prvky nutnými pro vymrazování a bez nutnosti specifických úprav chlazeného úseku trubice.The present invention provides a device for cooling gases and / or liquids and / or volatiles, particularly suitable for laboratory use (laboratory cooler), which allows to cool gases, liquids and / or volatiles in a straight tube without the need to replenish the tube with other elements necessary for freeze-drying and without the need for specific modifications to the cooled section of the tube.

Chlazením plynů, kapalin a/nebo těkavých látek je míněno snižování teploty plynů, kapalin a/nebo těkavých látek přestupem tepla z nich do zařízení podle vynálezu. Jedním typem chlazení je vymrazování. Vymrazováním plynů, kapalin a/nebo těkavých látek je míněno snižování teploty plynů, kapalin a/nebo těkavých látek tak, aby se změnilo jejich skupenství z plynného na pevné nebo kapalné, nebo z kapalného na pevné. Vymrazování plynů, kapalin a/nebo těkavých látek se často používá k izolaci jedné složky ze směsi, například ze směsi plynných nebo kapalných složek. S výhodou se vymrazováním izolují plyny a/nebo těkavé látky z plynných směsí. Těkavé látky mohou zahrnovat sublimující látky, kdy ochlazení (s výhodou vymrazení) vede ke změně skupenství z plynného přímo na pevné. Chlazení, s výhodou vymrazování, lze provádět s chladicím médiem majícím takovou teplotu, aby ke skupenské přeměně požadovaného plynu, kapaliny a/nebo těkavé látky došlo při daném tlaku. Chladicím médiem může být například kapalný dusík (-196 °C, vhodné zejména pro vymrazování plynů), směs ethanolu s pevným CO2 (-78 °C), voda s ledem, případně i se solí, voda. Odborníkovi v oboru jsou teploty skupenských přechodů při daném tlaku i vhodná chladicí média známa nebo je lze najít v obecné odborné literatuře a tabulkách a případně dopočítat dle relevantních rovnic.By cooling gases, liquids and / or volatiles is meant reducing the temperature of gases, liquids and / or volatiles by transferring heat therefrom to the apparatus of the invention. One type of cooling is freezing. By freezing gases, liquids and / or volatiles, it is meant to lower the temperature of the gases, liquids and / or volatiles so as to change their state from gaseous to solid or liquid, or from liquid to solid. Freezing of gases, liquids and / or volatiles is often used to isolate one component from a mixture, for example from a mixture of gaseous or liquid components. Preferably, gases and / or volatiles are isolated from the gas mixtures by freeze-drying. Volatiles may include sublimers, where cooling (preferably freeze) results in a change of state from gaseous to solid. Cooling, preferably freezing, can be carried out with a cooling medium having a temperature such that the desired gas, liquid and / or volatile species are latched at a given pressure. The cooling medium can be, for example, liquid nitrogen (-196 ° C, particularly suitable for gas freezing), ethanol-solid CO 2 (-78 ° C), water with ice, optionally with salt, water. A person skilled in the art is aware of the transition temperatures at a given pressure as well as suitable coolants, or can be found in the general literature and tables, and optionally calculated according to relevant equations.

- 1 CZ 2017 - 789 A3- 1 Mar 2017 - 789 A3

Zařízení pro chlazení plynů, kapalin a/nebo těkavých látek procházejících rovnou trubicí zahrnuje nádobu pro chladicí médium, mající alespoň jednu stěnu vyrobenou z tepelně vodivého materiálu, přičemž po celé délce této stěny je proveden kontaktní prvek ve tvaru U otevřeného směrem ven. Tvar U umožňuje vložení trubice do kontaktního prvku a její případné obemknutí upevňovacím prvkem, jeho šířka by tedy měla odpovídat průměru trubice, pro kterou je určeno.The apparatus for cooling gases, liquids and / or volatiles passing through a straight tube comprises a coolant vessel having at least one wall made of a thermally conductive material, wherein a U-shaped open element is provided along the entire length of the wall. The U-shape allows insertion of the tube into the contact element and its eventual encirclement by the fastening element, so its width should correspond to the diameter of the tube for which it is intended.

Termín stěna zde může zahrnovat boční stěnu nádoby nebo dno nádoby. Pokud je stěnou boční stěna, je zařízení vhodné zejména pro chlazení plynů, kapalin a/nebo těkavých látek procházejících vertikálně nebo v podstatě vertikálně orientovanou rovnou trubicí. Pokud je stěnou dno, je zařízení vhodné zejména pro chlazení plynů, kapalin a/nebo těkavých látek procházejících horizontálně nebo v podstatě horizontálně orientovanou rovnou trubicí.The term wall herein may include a side wall of the container or the bottom of the container. When the wall is a side wall, the device is particularly suitable for cooling gases, liquids and / or volatiles passing through a vertically or substantially vertically oriented straight tube. When the wall is a bottom, the device is particularly suitable for cooling gases, liquids and / or volatiles passing through a horizontally or substantially horizontally oriented straight tube.

V jednom případě je kontaktním prvkem vybrání tvaru U provedené ve stěně nádoby (v boční stěně nebo ve dně). V takovém případě je potom obvykle stěna nádoby zesílena tak, aby její tloušťka byla větší než hloubka vybrání. Je obzvláště výhodné, když je výška ramen vybrání ve tvaru U větší, než je průměr trubice, pro kterou je zařízení určeno. Vybrání ve tvaru U by mělo šířkou odpovídat průměru trubice, pro kterou je zařízení určeno, aby došlo k co nej lepšímu přenosu tepla. V jednom výhodném provedení jsou v zesílené stěně zvnitřku nádoby provedena alespoň dvě vybrání, která snižují tloušťku materiálu mezi chlazenou trubicí a chladicím materiálem a dále zvyšují účinnost chlazení.In one case, the contact element is a U-shaped recess made in the container wall (side wall or bottom). In such a case, the container wall is then usually thickened so that its thickness is greater than the depth of the recess. It is particularly preferred that the height of the legs of the U-shaped recess is greater than the diameter of the tube for which the device is intended. The U-shaped recess should match the diameter of the tube for which the device is designed to achieve the best possible heat transfer. In one preferred embodiment, at least two recesses are provided in the thickened wall inside the container, which reduce the material thickness between the cooled tube and the cooling material and further increase the cooling efficiency.

V dalším případě může být kontaktním prvkem profil ve tvaru U na stěně nádoby, například je-li nádoba vyrobena z plechu, přičemž ramena tohoto profilu jsou delší než je průměr trubice a jeho šířka odpovídá průměru trubice. Tento profil může být vyroben vlisováním části stěny směrem dovnitř nádoby.In another case, the contact element may be a U-shaped profile on the wall of the container, for example if the container is made of sheet metal, the arms of the profile being longer than the diameter of the tube and its width corresponding to the diameter of the tube. This profile can be made by molding a portion of the wall towards the inside of the container.

Je rovněž obzvláště výhodné, když je nádoba včetně stěny opatřené kontaktním prvkem, avšak s vyloučením styčného povrchu kontaktního prvku ve tvaru U pro trubici, opatřena na vnějších stěnách tepelnou izolací. To je velmi vhodné zejména tehdy, pokud je chladicím médiem médium o velmi nízké teplotě, například kapalný dusík. Obecně tepelná izolace snižuje oteplování chladicího média od okolního prostředí a zvyšuje účinnost chlazení trubice, v níž mají být chlazeny plyny, kapaliny a/nebo těkavé látky. S výhodou je pak stěna nádoby s kontaktním prvkem, včetně chlazeného úseku trubice v kontaktním prvku, od okolí rovněž izolována tepelnou izolací. Izolace v tomto úseku však musí být snadno odnímatelná, aby byla zajištěna v případě potřeby snadná odnímatelnost celého zařízení z trubice.It is also particularly advantageous if the container including the wall provided with the contact element, but excluding the contact surface of the U-shaped contact element for the tube, is provided with thermal insulation on the outer walls. This is particularly useful when the cooling medium is a very low temperature medium such as liquid nitrogen. In general, thermal insulation reduces the warming of the coolant from the environment and increases the cooling efficiency of the tube in which gases, liquids and / or volatiles are to be cooled. Preferably, the wall of the container with the contact element, including the cooled section of the tube in the contact element, is also insulated from the environment by thermal insulation. However, the insulation in this section must be easily removable to ensure that the entire device can be easily removed from the tube if necessary.

Nádoba může mít jakýkoliv vhodný tvar stěny opatřené kontaktním prvkem. V případě, že touto stěnou je dno, může být vhodný tvar dna například kulatý, čtvercový, obdélníkový. Dno může být s výhodou opatřeno vybráním ve tvaru U jako kontaktním prvkem. U kulatého tvaru dna je vybrání ve tvaru U s výhodou vedeno po průměru kruhu, přes střed kruhu.The container may have any suitable wall shape provided with a contact element. If the wall is a bottom, a suitable bottom shape may be, for example, round, square, rectangular. The bottom may advantageously be provided with a U-shaped recess as a contact element. In the round bottom shape, the U-shaped recess is preferably guided along the diameter of the circle, through the center of the circle.

U čtvercového tvaru stěny může být vybrání ve tvaru U vedeno po rovnoběžce se stranou stěny, nebo - zejména v případě, že stěnou je dno - pro zvýšení plochy přenosu tepla po úhlopříčce. U obdélníkového tvaru stěny může být vybrání ve tvaru U vedeno po rovnoběžce se stranou stěny, přednostně s delší stranou stěny, nebo - zejména v případě, že stěnou je dno - pro zvýšení plochy přenosu tepla po úhlopříčce.In a square wall shape, the U-shaped recess may be guided parallel to the side of the wall or, especially if the wall is a bottom, to increase the diagonal heat transfer area. In a rectangular wall shape, the U-shaped recess can be guided parallel to the side of the wall, preferably the longer side of the wall, or - especially if the wall is a bottom - to increase the diagonal heat transfer area.

Materiálem tepelně vodivé stěny, případně celé nádoby, může být s výhodou kov, zejména hliník nebo měď. Je výhodnější, je-li celá vnitřní stěna nádoby vyrobena z jednoho dílu kovu, integrálně se dnem, protože to snižuje riziko úniku chladicího média a současně se také zvyšuje životnost použité nádoby. Takovou nádobu lze vytvořit například vysoustružením z daného kovu, nebo vylisováním či vytvarováním z kovového plechu.The material of the thermally conductive wall or the entire container may preferably be a metal, in particular aluminum or copper. It is preferable that the entire inner wall of the container is made of one piece of metal, integral with the bottom, since this reduces the risk of coolant leakage and at the same time increases the useful life of the container used. Such a container can be formed, for example, by turning from the metal, or by molding from metal sheet.

Nádoba je opatřena otvorem pro vstup chladicího média. V jednom provedení může být otvor pro vstup chladicího média neuzavíratelný, tj. například může mít nádoba otevřený horní konec,The vessel is provided with an opening for the coolant inlet. In one embodiment, the coolant inlet may be non-closable, i.e., for example, the container may have an open top end,

-2CZ 2017 - 789 A3 který zajistí případný odvod plynů uvolněných při záchytu tepla některými chladicími médii (např. při použití kapalného dusíku).-2GB 2017 - 789 A3 to remove any gases released when captured by some coolants (eg using liquid nitrogen).

Nádoba může být při použití k vymrazování k trubicím přikládána a držena rukou uživatele přes izolační vrstvu (z bezpečnostních důvodů i za účelem minimalizace zbytečných ztrát/ohřevu chladicího média), může být upevněna v žádoucí poloze vůči trubici pomocí laboratorních svorek a držáků, nebo může být opatřena v oblasti stěny opatřené kontaktním prvkem upevňovacími prostředky pro upevnění k trubici, například upevňovacími svorkami nebo pásky, případně může být opatřena teleskopickými stojinami pro opření o podložku v žádoucí poloze vůči trubici.The container can be applied and held by the user over the insulating layer when used for freezing (for safety reasons and to minimize unnecessary losses / heating of the coolant), can be fixed in the desired position against the tube using laboratory clamps and holders, or provided in the region of the wall provided with the contact element with fastening means for fastening to the tube, for example fastening clamps or strips, or may be provided with telescopic legs for resting on a support in the desired position with respect to the tube.

Kromě jednoduchosti aparatury je další výhodou navrhovaného chladiče také jeho snadná odnímatelnost a snadný přesun/posun chlazeného místa podél trubice aparatury. Zjednodušením chladicí či vymrazovací aparatury dochází také ke snížení její vnitřní plochy a tím i k potlačení paměťového efektu při zpracování vzorků. Zařízení podle vynálezu lze poměrně snadno vyrobit s relativně nízkými náklady na materiál a práci.In addition to the simplicity of the apparatus, another advantage of the proposed cooler is its easy removability and easy movement / displacement of the cooled location along the apparatus tube. Simplifying the cooling or freezing apparatus also reduces its internal surface and thus suppresses the memory effect during sample processing. The device according to the invention is relatively easy to manufacture with relatively low material and labor costs.

Při využití navrhovaného typu chladiče může být vlastní aparatura značně jednoduchá, v některých případech postačuje pouze samotná horizontální či vertikální trubice. Takovou, poměrně lacinou, aparaturu lze snadno a rychle vytvořit a v případě potřeby ji lze také snadno a rychle vyměnit za novou.When using the proposed type of cooler, the apparatus itself can be quite simple, in some cases only the horizontal or vertical tube is sufficient. Such a relatively inexpensive apparatus can be easily and quickly created and, if necessary, can also be easily and quickly replaced with a new one.

Výhodou zjednodušené aparatury je její nízká cena a také snadná a rychlá zhotovitelnost. V některých testovaných případech byla vlastní aparatura tvořena pouze trubicí, která byla na jednom konci uzavřena zatavením. Pro zpracování každého vzorku mohla být proto použita nová trubice.The advantage of the simplified apparatus is its low price and also easy and quick feasibility. In some of the cases tested, the apparatus itself consisted only of a tube which was sealed at one end. A new tube could therefore be used to process each sample.

Předkládaný vynález zahrnuje sadu trubice a zařízení podle vynálezu.The present invention includes a set of tube and device according to the invention.

Předkládaný vynález dále zahrnuje použití zařízení podle vynálezu pro vymrazování plynů a/nebo těkavých látek procházejících rovnou trubicí, zejména v laboratorních aparaturách.The present invention further encompasses the use of the apparatus of the invention to freeze gases and / or volatiles passing through a straight tube, particularly in laboratory apparatus.

Dále předkládaný vynález zahrnuje způsob chlazení/vymrazování plynů a/nebo těkavých látek procházejících rovnou trubicí, zejména v laboratorních aparaturách, jehož podstata spočívá v tom, že se k této rovné trubici přiloží nebo upevní zařízení podle vynálezu tak, aby vybrání tvaru U obemklo trubici.Further, the present invention includes a method of cooling / freezing gases and / or volatiles passing through a straight tube, particularly in laboratory apparatuses, which comprises contacting or fastening the device of the invention so that the U-shaped recess encircles the tube.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Obr. 1 znázorňuje zařízení popsané v příkladu 1 (v řezu procházejícím vybráním tvaru U, v řezu procházejícím kolmo k vybrání tvaru U, a v pohledu shora).Giant. 1 shows the device described in Example 1 (in a cross-section through the U-shaped recess, in a cross-section through the U-shaped recess, and in a top view).

Obr. 2 znázorňuje zařízení popsané v příkladu 4 (v řezu procházejícím kontaktním prvkem tvaru U, v řezu procházejícím kolmo ke kontaktnímu prvku tvaru U, a v pohledu shora).Giant. 2 illustrates the apparatus described in Example 4 (in cross section through the U-shaped contact element, in cross section perpendicular to the U-shaped contact element, and in a top view).

Obr. 3 znázorňuje zařízení popsané v příkladu 5 (v řezu procházejícím vybráním tvaru U, v řezu procházejícím kolmo k vybrání tvaru U, a v pohledu shora).Giant. 3 shows the device described in Example 5 (in a cross-section through the U-shaped recess, in a cross-section through the U-shaped recess, and in a top view).

Obr. 4 znázorňuje zařízení popsané v příkladu 6 (v řezu procházejícím kontaktním prvkem tvaru U, v řezu procházejícím kolmo ke kontaktnímu prvku tvaru U, a v pohledu shora).Giant. 4 illustrates the device described in Example 6 (in cross section through the U-shaped contact element, in cross section perpendicular to the U-shaped contact element, and in a top view).

-3CZ 2017 - 789 A3-3GB 2017 - 789 A3

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Příklad zařízení pro vymrazování plynů a/nebo těkavých látek procházejících vodorovnou trubicí je znázorněn na obrázku 1 (v řezu procházejícím vybráním tvaru U, v řezu procházejícím kolmo k vybrání tvaru U, a v pohledu shora). Zařízení obsahuje nádobu 1,1 s prostorem 1,2 pro chladicí médium, mající stěnu (zde dno) 1.3 vyrobenou z tepelně vodivého materiálu, přičemž po celé délce dna je provedeno vybrání 1,5 ve tvaru U. Jak je vidět na obr. 1, dno 1,3 má tloušťku větší než je průměr trubice 1,6, pro kterou je zařízení určeno. Vybrání 1,5 ve tvaru U tvarově odpovídá trubici L6, pro kterou je zařízení určeno.An example of a device for freezing gases and / or volatiles passing through a horizontal tube is shown in Figure 1 (in cross section through U-shaped recess, in cross section perpendicular to U-shaped recess, and in top view). The apparatus comprises a vessel 1.1 with a coolant space 1.2 having a wall (here bottom) 1.3 made of a thermally conductive material, wherein a U-shaped recess 1.5 is provided over the entire length of the bottom. As seen in Fig. 1 the bottom 1.3 has a thickness greater than the diameter of the tube 1.6 for which the device is intended. The U-shaped recess 1.5 corresponds in shape to the tube L6 for which the device is intended.

Nádoba 1,1 včetně dna 1,3, avšak s vyloučením vybrání 1,5 ve tvaru U, je opatřena na vnějších stěnách tepelnou izolací 1,4. To je velmi vhodné zejména tehdy, pokud je chladicím médiem médium o velmi nízké teplotě, například kapalný dusík.The vessel 1.1, including the bottom 1.3, but excluding the U-shaped recesses 1.5, is provided with 1.4 thermal insulation on the outer walls. This is particularly useful when the cooling medium is a very low temperature medium such as liquid nitrogen.

Nádoba může mít jakýkoliv vhodný tvar dna, například kulatý, čtvercový, obdélníkový. V provedení zobrazeném na obr. 1 má nádoba 1,1 kulatý tvar dna a vybrání ve tvaru U je vedeno po průměru kruhu, přes střed kruhu, a tímto vybráním na obrázku prochází trubice 1,6.The container may have any suitable bottom shape, for example, round, square, rectangular. In the embodiment shown in Fig. 1, the container 1.1 has a round bottom shape and the U-shaped recess extends along the diameter of the circle, through the center of the circle, and through this recess the tube 1,6 passes through.

Materiál dna, případně celé nádoby, je tepelně vodivý, může jím být například kov, zejména hliník nebo měď. V provedení znázorněném na obr. 1 je celá vnitřní stěna nádoby vyrobena z kovu, integrálně se dnem, protože to snižuje riziko protékání chladicího média. Nádoba může být například vysoustružena.The material of the bottom or the entire container is thermally conductive, for example a metal, in particular aluminum or copper. In the embodiment shown in FIG. 1, the entire inner wall of the container is made of metal, integral with the bottom, since this reduces the risk of coolant leaking. For example, the container may be turned.

Ve dnu 1.3 jsou provedena dvě pomocná vybrání 1/7, pro lepší přenos tepla pro chlazení trubice. Při naplnění nádoby vteče chladicí médium do těchto pomocných vybrání 1,7.On bottom 1.3, two auxiliary recesses 1/7 are provided for better heat transfer for cooling the tube. When the container is filled, the coolant flows into these auxiliary recesses 1.7.

Nádoba je opatřena otvorem pro vstup chladicího média. V provedení podle tohoto příkladu má nádoba otevřený horní konec, je tedy vhodná pro použití s horizontálně umístěnou trubicí 1,6.The vessel is provided with an opening for the coolant inlet. In the embodiment of this example, the container has an open top end and is therefore suitable for use with a horizontally positioned tube 1.6.

Nádoba může být při použití k vymrazování k trubicím přikládána a držena rukou uživatele, může být upevněna v žádoucí poloze vůči trubici pomocí laboratorních svorek a držáků, nebo může být opatřena v oblasti dna upevňovacími prostředky (neznázoměno) pro upevnění k trubici, například upevňovacími svorkami nebo pásky, případně může být opatřena teleskopickými stojinami pro opření o podložku v žádoucí poloze vůči trubici (neznázoměno).The container can be applied and held by the user's hand when used for freezing, it can be fixed in the desired position with respect to the tube by means of laboratory clamps and brackets, or can be provided in the bottom area with fixing means (not shown) for tube mounting, for example optionally, it may be provided with telescopic uprights for resting on a support in a desired position relative to the tube (not shown).

Příklad 2Example 2

Příprava a čištění produktů spalování dehtů uvolněných tepelným rozkladem dřevaPreparation and cleaning of tar combustion products released by thermal decomposition of wood

Zařízení podle příkladu 1 bylo použito pro izolaci CO2 a vody vznikajících při spálení dehtů uvolněných záhřevem vzorku dřeva. Byla použita trubice z křemenného skla o vnějším průměru 12 mm, tloušťce stěny 1 mm, o celkové délce 1000 mm. Jeden její konec byl zataven. Do zataveného konce trubice byl umístěn 1 g vzorku dřeva. Ve vzdálenosti cca 50 mm od vzorku byla umístěna vrstva CuO (oxidační činidlo) o celkové hmotnosti cca 20 g a z obou stran byla tato vrstva fixována pomocí S1O2 vaty o celkovém objemu cca 8 mL. Osazená trubice byla fixována v horizontální poloze pomocí laboratorních držáků. Otevřený konec osazené trubice byl pomocí vakuové spojky připojen k vývěvě a její vnitřní objem byl poté evakuován po dobu 30 minut na finální tlak nižší než 15 Pa. Po odpojení vývěvy pomocí kohoutu za vakuovou spojkou byl CuO temperován na přibližně 700 °C. Poté bylo pomocí kapalného dusíku vychlazeno chladicí zařízení podle příkladu 1, k ustálení teploty došlo po přibližně pěti minutách chlazení nádobky. Kapalným dusíkem temperované zařízení bylo umístěno na osazenou trubici mezi částThe apparatus of Example 1 was used to isolate CO 2 and water resulting from the burning of tars released by heating a wood sample. A quartz glass tube with an outer diameter of 12 mm, a wall thickness of 1 mm, and a total length of 1000 mm was used. One end was sealed. A 1 g sample of wood was placed in the sealed tube end. At a distance of about 50 mm from the sample, a CuO (oxidizing agent) layer having a total weight of approx. The mounted tube was fixed in a horizontal position using laboratory holders. The open end of the mounted tube was connected to a vacuum pump via a vacuum coupling and its internal volume was then evacuated for 30 minutes to a final pressure of less than 15 Pa. After the pump was disconnected by the tap behind the vacuum coupling, CuO was tempered to approximately 700 ° C. Thereafter, the cooling apparatus of Example 1 was cooled with liquid nitrogen, the temperature stabilizing after approximately five minutes of cooling the vessel. The liquid nitrogen tempered device was placed on a stepped tube between the sections

-4CZ 2017 - 789 A3 s CuO a nezatavený konec. Poté byl zahříván vzorek dřeva pomocí plynového kahanu, uvolněné dehty byly spalovány v temperované vrstvě CuO a produkty spalování dehtů (CO2 a H2O) byly jímány v části trubice chlazené pomocí navrhovaného zařízení. Po ukončení tepelného rozkladu vzorku dřeva bylo obdobné chladicí zařízení umístěno na uzavřenou stranu trubice a z původně chlazené části bylo zařízení odňato. Připravený CO2 a H2O tak byly opět vedeny přes vrstvu temperovaného CuO, aby mohly být zbaveny zbytkového obsahu dehtů. Po kvantitativním převedení byly přečišťované produkty spalování opět vedeny zpět přes vrstvu CuO a kondenzovány na původním místě. Poté bylo ukončeno zahřívání CuO, trubice byla přes vakuovou spojku připojena k evakuované ampuli chlazené kapalným dusíkem. Přečištěné produkty spalování byly poté (po odnětí zařízení z trubice) sublimačně převedeny do vychlazené ampule k dalšímu zpracování (analýzy zastoupení izotopů vodíku a uhlíku v produktech spalování).-4GB 2017 - 789 A3 with CuO and unsealed end. The wood sample was then heated with a gas burner, the released tars were burned in a tempered CuO layer, and the tar combustion products (CO2 and H2O) were collected in a portion of the tube cooled by the proposed apparatus. After the thermal decomposition of the wood sample was completed, a similar cooling device was placed on the closed side of the tube and the device was removed from the originally cooled part. The prepared CO 2 and H 2 O were again passed through a layer of tempered CuO in order to be free of residual tar content. After quantitative conversion, the purified combustion products were recycled back through the CuO layer and condensed at the original site. Then the CuO heating was stopped, the tube was connected via a vacuum coupling to an evacuated liquid nitrogen cooled vial. The purified combustion products were then (after removal of the device from the tube) sublimated into a chilled ampoule for further processing (analysis of hydrogen and carbon isotopes in the combustion products).

Příklad 3Example 3

Odstranění příměsi dehtů ze vzorku vodyRemove tar from the water sample

Trubice z křemenného skla o vnějším průměru 12 mm, tloušťce stěny 1 mm a délce 1000 mm byla na jednom konci zatavena. Přibližně do středu trubice byla umístěna vrstva CuO (cca 10 g) a její pozice byla fixována pomocí S1O2 vaty (2x cca 4 mL). Osazená trubice byla fixována v horizontální poloze pomocí laboratorních držáků a svorek, pomocí vakuové spojky připojena k vývěvě, evakuována a kohoutem odpojena od vývěvy. Pomocí kapalného dusíku bylo temperováno zařízení podle příkladu 1 a umístěno poblíž uzavřeného konce trubice. Vrstva CuO byla temperována na 700 °C. Poté byla voda s obsahem dehtů (připravená spálením vzorku dřeva) převedena sublimací do trubice. Po kvantitativním převedení vody do vymražované části trubice bylo další kapalným dusíkem temperované zařízení podle příkladu 1 umístěno mezi CuO a vakuovou spojku. Poté bylo zařízení u uzavřeného konce trubice odňato a vodní páry byly opět vedeny přes temperovaný CuO. Poté byla, přes vakuovou spojku, připojena k trubici evakuovaná ampule vychlazená kapalným dusíkem. Chladicí zařízení (v pozici mezi CuO a vakuovou spojkou) bylo z trubice odňato a přečištěná voda byla sublimačně převedena do evakuované ampule k dalšímu zpracování.A quartz glass tube having an outer diameter of 12 mm, a wall thickness of 1 mm and a length of 1000 mm was sealed at one end. Approximately in the middle of the tube, a CuO layer (approx. 10 g) was placed and its position was fixed with S1O2 cotton wool (2x approx. 4 mL). The mounted tube was fixed in a horizontal position by means of laboratory holders and clamps, connected to a vacuum pump via a vacuum coupling, evacuated and disconnected from the pump by a tap. The apparatus of Example 1 was tempered with liquid nitrogen and placed near the closed end of the tube. The CuO layer was tempered to 700 ° C. Then the tar-containing water (prepared by burning the wood sample) was transferred by sublimation to a tube. After the quantitative transfer of water to the freeze section of the tube, another liquid nitrogen tempered apparatus of Example 1 was placed between CuO and the vacuum coupling. Thereafter, the device was removed at the closed end of the tube and the water vapor was passed again through tempered CuO. An evacuated liquid nitrogen-cooled vial was then connected to the tube via a vacuum coupling. The cooling device (in the position between the CuO and the vacuum coupling) was removed from the tube and the purified water was sublimated into an evacuated vial for further processing.

Příklad 4Example 4

Zařízení podle příkladu 4 je znázorněno na obr. 2. Analogicky zařízení popsanému v příkladu 1, má toto zařízení nádobu 2,1 s prostorem 2,2 pro chladicí médium, přičemž v jedné stěně (zde dnu) 2,3 je vytvořen kontaktní prvek 2,5 ve tvaru U. Nádoba s kontaktním prvkem je vylisována z plechu, a opatřena vnější tepelnou izolací 2,4. Je vhodná pro horizontálně orientované chlazené trubice 2,6, jejichž průměr odpovídá rozměrům kontaktního prvku 2,5.The apparatus of Example 4 is shown in Fig. 2. Analogously to the apparatus described in Example 1, the apparatus has a vessel 2.1 with a cooling space 2.2, wherein a contact element 2 is formed in one wall (here bottom) 2.3. The container with the contact element is molded from sheet metal and provided with an external thermal insulation of 2.4. It is suitable for horizontally oriented cooled tubes 2.6 whose diameter corresponds to the dimensions of the contact element 2.5.

Příklad 5Example 5

Zařízení podle příkladu 5 je znázorněno na obr. 3. Toto zařízení má nádobu 3.1 s prostorem 3.2 pro chladicí médium, opatřenou vnější tepelnou izolací 3.4. V boční stěně 3.3 (stěna tvaru válcového pláště) je vyfrézován kontaktní prvek 3.5, kterým je vybrání ve tvaru U. Zařízení je vysoustruženo integrálně z kovu. Vybrání 3.5 ve tvaru U rozměrově odpovídá chlazené trubici, a je vhodné pro v podstatě vertikálně orientovanou trubici.The apparatus according to Example 5 is shown in FIG. 3. This apparatus has a vessel 3.1 with a coolant compartment 3.2 provided with external thermal insulation 3.4. In the side wall 3.3 (cylindrical shell wall), the contact element 3.5 is milled, which is a U-shaped recess. The device is turned integrally of metal. The U-shaped recess 3.5 corresponds dimensionally to the cooled tube, and is suitable for a substantially vertically oriented tube.

-5CZ 2017 - 789 A3-5GB 2017 - 789 A3

Příklad 6Example 6

Zařízení podle příkladu 6 je znázorněno na obr. 4. Toto zařízení má nádobu 4,1 s prostorem 4,2 pro chladicí médium. Nádoba je vylisována z plechu tak, že v boční stěně 4,3 (stěna tvaru válcového pláště) je vytvořen kontaktní prvek 4,5 ve tvaru vybrání U. Vybrání 3.5 U rozměrově odpovídá chlazené trubici, a je vhodné pro v podstatě vertikálně orientovanou trubici. Nádoba je opatřena vnější tepelnou izolací 4,4.The apparatus of Example 6 is shown in FIG. 4. The apparatus has a vessel 4.1 with a cooling chamber 4.2. The container is molded from sheet metal such that a recess U in the shape of a recess U is formed in the side wall 4,3 (cylindrical casing wall). The vessel is provided with an external thermal insulation of 4.4.

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims (10)

1. Zařízení pro chlazení plynů, kapalin a/nebo těkavých látek procházejících rovnou trubicí (1.6, 2.6, 3.6, 4.6), přičemž zařízení zahrnuje nádobu (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) pro chladicí médium, vyznačené tím, že nádoba (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) má alespoň jednu stěnu (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) vybranou z bočních stěn a dna vyrobenou z tepelně vodivého materiálu, přičemž po celé délce uvedené stěny je proveden kontaktní prvek (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) ve tvaru U.Apparatus for cooling gases, liquids and / or volatiles passing through a straight tube (1.6, 2.6, 3.6, 4.6), the apparatus comprising a vessel (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) for a coolant, characterized in that the vessel (1.1 , 2.1, 3.1, 4.1) has at least one wall (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) selected from side walls and a bottom made of a thermally conductive material, wherein a contact element (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) is provided along the entire length of said wall ) in the U shape. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že kontaktním prvkem je vybrání (1.5, 3.5) tvaru U provedené ve stěně nádoby, přičemž hloubka vybrání (1.5, 3.5) ve tvaru U je větší než průměr trubice (1.6, 3.6) a jeho šířka odpovídá průměru trubice (1.6, 3.6), s výhodou je stěna (1.3, 3.3) nádoby ztluštělá a jsou v ní z vnitřku nádoby provedena alespoň dvě vybrání (1.7).Device according to claim 1, characterized in that the contact element is a U-shaped recess (1.5, 3.5) made in the container wall, the depth of the U-shaped recess (1.5, 3.5) being greater than the diameter of the tube (1.6, 3.6) and its the width corresponds to the diameter of the tube (1.6, 3.6), preferably the wall (1.3, 3.3) of the container is thickened and at least two recesses (1.7) are provided therein from the interior of the container. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že kontaktním prvkem je profil (2.5, 4.5) ve tvaru U provedený na stěně (2.3, 4.3) nádoby, přičemž ramena tohoto profilu (2.5, 4.5) jsou delší než je průměr trubice (2.6, 4.6) a jeho šířka odpovídá průměru trubice (2.6, 4.6).Device according to claim 1, characterized in that the contact element is a U-shaped profile (2.5, 4.5) on the container wall (2.3, 4.3), the arms of this profile (2.5, 4.5) being longer than the diameter of the tube (2.6) , 4.6) and its width corresponds to the diameter of the tube (2.6, 4.6). 4. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že je nádoba (1.1, 2.1, 3.1, 4.1), s vyloučením styčného povrchu kontaktního prvku (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) ve tvaru U pro trubici (1.6, 2.6, 3.6, 4.6), opatřena na vnějších stěnách tepelnou izolací (1.4, 2.4, 3.4, 4.4).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it is a vessel (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) excluding the contact surface of the contact element (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) for the tube (1.6, 2.6, 3.6, 4.6), provided with thermal insulation on the outer walls (1.4, 2.4, 3.4, 4.4). 5. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že materiálem stěny (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) opatřené kontaktním prvkem (1.5, 2.5, 3.5, 4.5), případně celé nádoby (1.1, 2.1, 3.1, 4.1), je kov, s výhodou hliník nebo měď.Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the material of the wall (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) provided with the contact element (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) or the entire container (1.1, 2.1, 3.1, 4.1), is a metal, preferably aluminum or copper. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačené tím, že celá nádoba (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) je integrálně vyrobena z kovu jako jeden kus.Device according to claim 5, characterized in that the entire container (1.1, 2.1, 3.1, 4.1) is integrally made of metal in one piece. 7. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že je v oblasti stěny (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) opatřené kontaktním prvkem (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) opatřeno upevňovacími prostředky pro upevnění k trubici (1.6, 2.6, 3.6, 4.6) nebo že je opatřeno teleskopickými stojinami pro opření o podložku v žádoucí poloze vůči trubici (1.6, 2.6, 3.6, 4.6).Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, in the region of the wall (1.3, 2.3, 3.3, 4.3) provided with the contact element (1.5, 2.5, 3.5, 4.5), there are fastening means for fastening to the tube (1.6, 2.6). 3.6, 4.6) or that it is provided with telescopic legs for resting on a support in the desired position relative to the tube (1.6, 2.6, 3.6, 4.6). 8. Sada pro chlazení plynů, kapalin a/nebo těkavých látek, vyznačená tím, že obsahuje trubici (1.6, 2.6, 3.6, 4.6) a zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků.Cooling kit for gases, liquids and / or volatiles, characterized in that it comprises a tube (1.6, 2.6, 3.6, 4.6) and a device according to any one of the preceding claims. 9. Použití zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7 pro chlazení, s výhodou pro vymrazování, plynů, kapalin a/nebo těkavých látek procházejících rovnou trubicí, zejména v laboratorních aparaturách.Use of a device according to any one of claims 1 to 7 for cooling, preferably for freezing, of gases, liquids and / or volatiles passing through a straight tube, in particular in laboratory apparatus. 10. Způsob chlazení, s výhodou vymrazování, plynů, kapalin a/nebo těkavých látek procházejících rovnou trubicí (1.6, 2.6, 3.6, 4.6), zejména v laboratorních aparaturách, vyznačený tím, že se k této rovné trubici (1.6, 2.6, 3.6, 4.6) přiloží nebo upevní zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7 tak, aby kontaktní prvek (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) ve tvaru U obemkl trubici (1.6, 2.6, 3.6, 4.6).Method of cooling, preferably freezing, of gases, liquids and / or volatile substances passing through a straight tube (1.6, 2.6, 3.6, 4.6), in particular in laboratory apparatus, characterized in that it is connected to this straight tube (1.6, 2.6, 3.6) 4.6) attach or fasten the device according to any one of claims 1 to 7 such that the U-shaped contact element (1.5, 2.5, 3.5, 4.5) surrounds the tube (1.6, 2.6, 3.6, 4.6).
CZ2017-789A 2017-12-08 2017-12-08 Devices for cooling gases, liquids and / or volatile substances CZ307649B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-789A CZ307649B6 (en) 2017-12-08 2017-12-08 Devices for cooling gases, liquids and / or volatile substances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-789A CZ307649B6 (en) 2017-12-08 2017-12-08 Devices for cooling gases, liquids and / or volatile substances

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2017789A3 true CZ2017789A3 (en) 2019-01-30
CZ307649B6 CZ307649B6 (en) 2019-01-30

Family

ID=65039213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-789A CZ307649B6 (en) 2017-12-08 2017-12-08 Devices for cooling gases, liquids and / or volatile substances

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ307649B6 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3234457C2 (en) * 1982-09-17 1984-09-20 C. Reichert Optische Werke Ag, Wien Cooling bath for rapid cooling of samples, especially for the cryofixation of biological objects for a subsequent light or electron optical examination
JPH0343301U (en) * 1989-08-29 1991-04-23
ES2432417B1 (en) * 2012-04-30 2014-09-10 Albemarna, S.L. EQUIPMENT FOR VOCATIONAL CAPTURE APPLICABLE TO HYDROCARBON STORAGE TANKS AND CAPTURE PROCESS.

Also Published As

Publication number Publication date
CZ307649B6 (en) 2019-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6378326B2 (en) Sorption cooler
CA2916133C (en) Systems and methods for preparing samples for chemical analysis using a cooled digestion zone
JP4431793B2 (en) Cryostat
JP2009178552A5 (en)
KR101066418B1 (en) Improved sample pre-treatment unit in a low temperature sample concentration system of gas phase compounds
US2997858A (en) Thermal cooling element
JP6838256B2 (en) Pretreatment equipment for gas analysis
CZ2017789A3 (en) Devices for cooling gases, liquids and / or volatile substances
US4538423A (en) Cooling apparatus and cooling trap including such an apparatus
JP2004233039A (en) Cooling container equipped with adsorption cooling device
CN102563993A (en) Absorption type low-temperature thermal switch with normal-pressure sealed helium
JP2010133811A (en) Heat insulated type calorimeter
Herrmann et al. A 3 He cryostat inserted into a refrigerator with an impulse tube
US11898801B2 (en) Cryogenic intermediate temperature storage system and method
Hill An apparatus for realizing the triple point of mercury
US20190316815A1 (en) Zeolite-water refrigeration with graphite foam enhancement
SU1642208A1 (en) Thermal chamber
US3071686A (en) Method and apparatus for low temperature analysis
JP7272874B2 (en) Frozen transport container, cryogenic liquefied gas absorbent case
SU428226A1 (en) Cuvettes for IR Spectroscopy
Trofimov et al. An autonomous sorption refrigerator for cooling to 0.3 K
SU466368A1 (en) Cryostat
Teleberg et al. Sample loading and accelerated cooling of cryogen-free dilution refrigerators
JP2017201222A (en) Liquid refrigerator
ES2542107A1 (en) Laboratory laboratory (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)