FI70331C - Foerfarande foer framstaellning av till en behandlingsenhet for vaetskemaengd hoerande genom nedfrysning staengbara kra na samt genom foerfarande framstaelld behandlingsenhet - Google Patents

Description

70331

MENETELMÄ NESTE-ERIEN K AS ITTELY-YKS I KKOON KUULUVIEN JÄÄDYTTÄMÄLLÄ SULJETTAVIEN HANOJEN MUODOSTAMISEKSI SEKÄ MENETELMÄN MUKAISESTI MUODOSTETTU KÄSITTELY-YKSIKKÖ - FÖRFARANDE FÖR FRAMSTÄLLNING AV TILL EN BEHANDLINGSENHET FÖR VÄTSKEMÄNGD HÖRANDE GENOM NED-FRYSNING STÄNGBARA KRANAR S AMT GENOM FÖRFARANDE FRAMSTÄLLD BEHANDLINGSENHET

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä neste-erien käsittely-yksikköön kuuluvien jäädyttämällä suljettavien hanojen muodostamiseksi, jossa menetelmässä hanat muodostetaan asettamalla toisiaan vasten kaksi kappaletta niin, että hanat syntyvät kappaleiden vastakkaisten pintojen väliin, jolloin mainituista kappaleista toinen käsittää hanakohtiin johtavat virtauskanavat ja toinen, jäähdyttimeen kytkettävä kappale, on varustettu hanakohtiin sijoittuvilla sähköisillä 1ämmityse 1imi11ä, joiden avulla hanat ovat avattavissa ja suljettavissa, ja jossa menetelmässä hanojen alueelle sijoitetaan lämpöeristettä niiden jäähtymisen ja lämpiämi-sen säätelemiseksi ja rinnakkaiset hanat eristetään toisistaan antamalla niiden välisten rakojen kappaleiden pintojen välissä täyttyä nesteellä, joka jäädyttää raot umpeen.

FI-patenttijulkaisussa 57850 on esitetty neste-erien käsittelymenetelmä ja -laitteisto, jossa käsittely tapahtuu säilytystä! käsittelytiloista ja niitä yhdistävistä kanavista muodostuvassa järjestelmässä, jossa kukin tilojen välisistä kanavista on varustettu ainakin yhdellä jäädyttämällä suljettavalla hanalla. Kukin hana on yhdistettynä jatkuvasti toimivaan jäähdytti-meen ja varustettu erillisellä sähköisellä lämmityselimellä siten, että lämmityselin toimiessaan pitää hanan lämpötilan käsiteltävän nesteen jäätymispisteen yläpuolella, jolloin hana on avoimena, ja toiminnan lakatessa päästää hanan jäätymään umpeen. Järjestelmässä tapahtuva nesteen käsittely, joka perustuu neste-erien siirtelyyn paine-eron avulla tiloista toisiin, on tällöin aikaansaatavissa hanojen lämmityse 1 imi in kohdistuvalla sähköisellä ohjauksella. Julkaisun mukainen laitteisto soveltuu erityisesti automaattiseksi analysaattoriksi, jossa neste-erien käsittely tapahtuu tilojen välisten paine-erojen ja 1ämmityse 1inten elektronisen ohjauksen varassa ilman minkäänlaisia liikkuvia mekaanisia osia.

70331 FI-paten11iju1kais un 57850 mukainen laitteisto muodostuu käsittely-yksiköistä, joiden rakenne ilmenee julkaisun kuvioista 1-6. Yksikkö käsittää kuvioiden 1-4 mukaisen kappaleen, jossa on esim. sai lytystiloina toimivia nestetiloja, sekä sitä vasten asetetta-5 van, kuvion 5 mukaisen levymäisen matriisin, jossa on lämmitys- eliminä toimivia sähkövastuksia. Kuviossa 6 nähdään yksikköön kuuluva hanakohta, joka on muodostunut mainitun kappaleen ja sitä vasten olevan matriisin väliin. Matriisi on toiselta puolelta kytketty jatkuvasti toimivaan jäähdytti meen, ja kappaleen 10 ja matriisin väliin on hanan ympärillä sijoitettu eristemateriaalia, joka toimii lämpöeristeenä kylmän jäähdyttimen ja lämpimän nestetiloja käsittävän kappaleen välillä.

Kun FI-paten11iju1 kaisus sa 57850 esitettyä tekniikkaa on kehitel-15 ty käytännön sovellutuksiksi, on ilmennyt, että vaikka julkaisun mukainen hanaratkaisu on sinänsä toimiva, liittyy siihen kuitenkin useita haitallisia epäkohtia. Näistä on ensinnä mainittava se, että nestetiloja sisältävästä kappalesta, sähkövastuksia käsittävästä matriisista ja niiden väliin liimaamalla ja purista-20 maila kiinnitetystä lämpöeristeestä muodostuva rakenne on kons- truktiivis esti epäedullinen. Rakennetta on nimittäin hankala purkaa siinä tapauksessa, että hanoja joudutaan puhdistamaan mahdollisten tukkeutumien avaamiseksi tai käsi11e 1y-yk sikön konstruktiota halutaan muuttaa. Lisäksi käsiteltävä neste pyrkii 25 tunkeutumaan eristeen ja sitä vasten olevien kappaleiden välisiin rakoihin, joissa se jäätyy ja laajetessaan murtaa eristeen kiinnitykset. Tämän lisäksi on epäkohtana se, että hanan alueelle ei saada syntymään riittävän jyrkkiä 1ämpöti1agradientteja jään ja nesteen välisten rajapintojen saamiseksi hanoissa luotet-30 tavasti täsmälleen haluttuihin kohtiin, mikä johtuu suurelta osin lämpöeristeen epäedullisesta sijainnista hanan sivuilla.

Nesteen jossain määrin epämääräinen jäätyminen hanoissa haittaa käsittely-yksiköllä suoritettavaa annostelua, joka jää epätarkaksi annostelussa käytetyn johdon ja sen haaroja sulkevien hanojen 35 väliiin jäävän epämääräisen, annostelussa mukaan tulevan nestemäärän johdosta. Edelleen on lämpöeristeen, kuten myös hanojen kohdilla sijaitsevien kalvomaisten sähkövastusten epäkohtana 3 70331 se, että niiden kemiallinen kestävyys on heikko. Niinpä yksikössä käsiteltävät voimakkaat hapot ja emäkset voivat kontaminoitua tapahtuvan liukenemisen johdosta, joka samalla aikaa myöten syövyttää eristeen ja vastukset piloille.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa uudenlainen ratkaisu neste-erien käsittely-yksikköön kuuluvien hanojen muodostamiseksi, jossa edellä mainitut epäkohdat on vältetty. Tunnusomaista keksinnölle on se, että hanat aikaansaadaan syvennyksillä, joita muodostetaan ainakin toiseen edellämainituista, toisiaan vasten asetettavista kappaleista, että ainakin toiseen mainituista kappaleista muodostetaan erikseen syvennyksiä tai ontelolta, joihin sijoitetaan lämpöeristettä, että kappaleiden vastakkain asetettavat pinnat tehdään kemiallisesti inertistä materiaalista niin, että valmiissa käsittely-yksikössä hanoja rajoittavat seinämät ovat jäätynyttä nestettä ja mainittua inerttiä materiaalia, joka sulkee lämpöeristeen ja 1 ämmityse 1 imet kappaleiden sisään, ja että ainakin jäähdyttimeen kytkettävässä, lämmityse 1 imi 1lä varustetussa kappaleessa inerttiä materiaalia oleva pintakerros tehdään niin ohueksi, että sen lämmönjohtavuus hanan alueella on 0,2-100 mW/0 C mm2 .

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa on olennaista lämpöeristeiden, kuten myös sähköisten lämmityseiinten "kotelointi" toisiaan vasten asetettavien kappaleiden sisään niin, että oleellisesti valmis yksikkö aikaansaadaan yksinkertaisesti saattamalla kappaleet vastakkain. Hanakohdat syntyvät tällöin syvennyksistä, joiden välit jäädytetään umpeen, ja lämpöeristeet ja sähköiset lämmitys-elimet ovat kappaleissa käytetyn inertin pinnoitemateriaa 1in alla suojassa käsiteltävien nesteiden liuottavalta vaikutukselta. Kappaleiden väliin liimatun lämpöeristeen puuttuessa on käsittely-yksikkö myös helposti purettavissa, mikä tapahtuu keskeyttämällä jäähdyttimen toiminta, jolloin kappaleiden välissä oleva, rinnakkaiset hanat toisistaan eristävä jää sulaa ja kappaleet irtoavat toisistaan. Yksikön huoltaminen tai modifiointi jompaa kumpaa kappaletta vaihtamalla on täten vaivatonta.

70331 4 Lämpöeristeiden upottaminen hanan kohdalla jomman kumman tai kummankin kappaleen sisään antaa edelleen mahdollisuuden sijoittaa eristeet entistä edullisemmin hanan alueelle synnytettävien lämpötilagradienttien kannalta. Eristeiden sijoittelun periaat-5 teenä on se, että hanan keskialueen ja jäähdyttimen välille järjestetään tehokas lämmönsiirto, kun taas hanan reunoja eristetään sopivimmin jäähdyttimen puolelta siten, että jäätymisalueen raja hanassa saadaan tarkasti haluttuun kohtaan. Rajan tarkkuutta voidaan vielä edistää hanan reunojen sopivalla muotoilulla, esim. 10 muodostamalla hanan reuna-alueet hanan keskustaa kohti kartionai— sesti laajeneviksi.

Lämmityselimillä varustetun kappaleen inertti pintakerros tehdään ohueksi sen tähden, ettei se muodostaisi estettä lämmön johtumi-15 selle hanan ja jäähdyttimen välillä eikä toisaalta siirtäisi lämpöä sivusuunnassa niin, että haluttujen jyrkkien lämpötilagradienttien aikaansaaminen hanan reunoille estyisi. Riittävän ohuessa kerroksessa tähän päästään riippumatta siitä, onko inertti materiaali sinänsä hyvin tai huonosti lämpöä johtavaa. Esi-20 merkkinä ensinmainituista ovat jalometallit ja viimeksimainituista f1uoropolymeerit, jotka kaikki soveltuvat käytettäviksi keksinnössä. Fluoropolymeerit sijoittuvat tällöin edellä mainitun lämmönjohtavuusalueen 0,2-100 mW/°C mm2 alapäähän ja jalometallit sen yläpäähän.

25

Eräälle keksinnön sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että syvennykset hanojen aikaansaamiseksi tehdään siihen kappaleeseen, joka käsittää hanoihin johtavat virtauskanavat, ja että kumpaankin kappaleeseen tehdään erikseen syvennyksiä, jotka täytetään 30 lämpöeristeellä. Ensin mainitut syvennykset voidaan tällöin muodostaa valamalla kappaleen sivulle kerros kemiallisesti inert-tiä materiaalia niin, että syvennykset muovautuvat valun yhteydessä, ja samalla valettava materiaali peittää alleen hanojen kohdille aikaisemmassa vaiheessa muodostetut ja lämpöeristeellä 35 täytetyt syvennykset.

Keksinnön erään toisen sovellu tusmuodon mukaan jäähdyttimeen 5 70331 kytkettävä, 1ämmityse 1imi11ä varustettu kappale konstruoidaan muodostamalla aluksi metalliosa, johon tehdään syvennyksiä, jotka täytetään lämpöeristeellä, sekä olennaisesti kalvomainen osa, jossa muovi- tai lasikuitukalvoon liitetään sähkövastuksia 1 ä m -mityse 1imiksi ja joka päällystetään ohuella kemiallisesti inert-tiä materiaalia olevalla kerroksella, ja liittämällä sen jälkeen nämä kaksi osaa yhteen niin, että inertti materiaali tulee kappaleen pintakerrokseksi. Tässä ratkaisussa voidaan mainittua muovi- tai lasikuitukalvoa pitää Fl-patenttijulkaisun 57850 mukaiseen konstruktioon kuuluvan keraamisen, esim. alumiinioksidia olevan matriisi1 evyn korvaajana, jonka etuna on se, että se voidaan tehdä huomattavasti ohuemmaksi ja paremmin lämpöä läpäiseväksi. Ennakolta jäähdytettyyn hanaan saapuvan nestevirtauksen äkillinen pysäyttäminen, joka on eräs käsittely-yksikön perustoimintoja, tapahtuu tällöin huomattavasti entistä varmemmin ja tehokkaammin .

Sähköisten 1ämmityse 1inten lämmitysvaikutuksen tasoittamiseksi voidaan mainittu jäädyttimeen kytkettävään kapaleeseen kuuluva kalvomainen osa varustaa vastusten kohdilla metallia olevilla termisillä tasaus 1 evyi11ä. Nämä siirtävät ja tasaavat lämpöä sivusuunnassa toisaalta hanojen keskialueilla ja toisaalta hanojen reunojen ja niihin liittyvien kanavien alueilla. Mainituilla alueilla pyritään jyrkkään lämpötilaeroon lähekkäin sijaitsevien kylmien ja lämpimien alueiden välillä.

Keksinnön kohteena on myös edellä selostetun menetelmän mukaisesti konstruoitu, jäädyttämällä suljettavia hanoja käsittävä neste-erien käsittely-yksikkö. Kyseinen yksikkö vastaa FI-patenttiju1-kaisun 57850 perusteella ennestään tunnettua siinä, että se muodostuu kahdesta toisiaan vasten asetetusta kappaleesta, joiden pintojen välissä hanat sijaitsevat ja joista toinen käsittää hanakohtiin johtavat virtauskanavat ja toinen, jäähdyttimeen kytketty kappale, on varustettu hanakohdissa sijaitsevilla sähköisillä lämmityse 1 imi 1lä, joiden avulla hanat ovat avattavissa ja suljettavissa, ja että hanojen alueelle on sijoitettu lämpö-eristettä niiden jäähtymisen ja lämpiämisen säätelemiseksi ja rinnakkaiset hanat on eristetty toisistaan niiden väliset raot 6 70331 sulkevalla jäätyneellä nesteellä. Tunnusomaista keksinnön mukaiselle käsittely-yksikölle on se, että hanat muodostuvat syvennyksistä, joita on ainakin toisessa mainittujen kappaleiden vastakkaisista pinnoista, että kappaleiden vastakkaiset pinnat ovat 5 kemiallisesti inerttiä materiaalia, jolloin hanoja rajoittavat seinämät muodostuvat mainitusta inertistä materiaalista ja jäätyneestä nesteestä, että ainakin jäähdy11ime en kytketyssä, lämmi-tyselimillä varustetussa kappaleessa inerttiä materiaalia oleva, 1ämmityse 1imiä peittävä pintakerros on niin ohut, että sen läm-10 mönjohtavuus hanan alueella on 0,2-100 mW/°C , ja että lämpö-eristettä on sijoitettuna ainakin toisessa mainituista kappaleista oleviin, inerttiä materiaalia olevan kerroksen peittämiin onteloihin.

15 Jäähdytettyyn hanaan saapuvan nestevirtauksen nopeaa pysäyttämistä voidaan vielä tehostaa varustamalla hana inert i1lä pysäytys-elimellä, joka on asennettuna hanan muodostamaan syvennykseen siten, että se jakaa hanan nesteen virtaus suunnassa kahteen osaan, jotka ovat yhden tai useamman kapi11 aariraon kautta yhtey-20 dessä toisiinsa ja jotka on muotoiltu niin, että raoissa vaikuttava pintajännitys ja nesteen nopea jäätyminen pysäyttävät hanaan tulevan virtauksen virtaussuunnassa ensimmäisenä olevaan osaan. Pysäytyselin on sopivimmin lämpöä hyvin johtavaa materiaalia, kuten esim. kuparia oleva kappale, joka on päällystetty 25 jalometallilla, esim. kullalla. Tällainen kappale on helppo sijoittaa hanaa varten muodostettuun syvennykseen ennen käsittely-yksikön muodostavien kappaleiden saattamista toisiaan vasten.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerk-30 kien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää metalliosaa, jossa on lämpöeristeellä täytettyjä syvennyks ia, 35 Kuvio 2 esittää kappaletta, joka on muodostettu kiinnittämällä kuvion 1 mukaisen metalliosan päälle kalvomainen, sähkö-vastuksia käsittävä osa (vain osa vastuksista ja niihin liittyvistä johtimista on piiretty näkyviin), 7 70331

Kuvio 3 esittää kappaletta, jonka pintaan on mudoostettu syvennyksiä hanojen ja niihin johtavien virtauskanavien aikaansaamiseksi ja joka on tarkoitettu saatettavaksi kuvion 2 mukaista kappaletta vasten (ainaostaan osa syvennyksistä on piiretty näkyviin),

Kuvio 4 esittää kuvioiden 2 ja 3 mukaisten kappaleiden väliin muodostunutta hanakohtaa, joka on varustettu erillisellä pysäytyselimellä, )

Kuvio 5 esittää suuremmassa mittakaavassa kuvion 2 mukaisen kappaleen pintaa hanan alueella,

Kuvio 6 esittää kuvion 4 mukaisessa hanassa käytettyä pysäytys-5 elintä päältä nähtynä,

Kuvio 7 esittää pysäytyselintä hanaan sijoitettuna leikkauksena VII-VII kuviosta 4, ) Kuvio 8 esittää erästä hanassa käytettävää vaihtoehtoista pysäy-tyselintä 1ämmityse1imi11ä varustetun kappaleen suunnasta nähtynä,

Kuviot 9 ja 10 esittävät pitkittäis- ja poikittai s 1 eikkauksia i kuvion 8 mukaisesta pysäytyselimestä hanaan si joitettuna, ja

Kuvio 11 esittää erästä toista vaihtoehtoista pysäytyse1 intä hanaan sijoitettuna.

)

Pienten neste-erien analysointiin tarkoitettuun analysaattoriin kuuluva neste-erien käsittely-yksikkö muodostetaan keksinnön mukaisesti kahdesta toisiaan vasten saatettavasta kapaleesta 1, 2, jotka on esitetty kuvioissa 2 ja 3. Kuvion 2 mukainen * kappale 1 on koottu kahdesta osasta, joista toisen muodostaa kuvion 1 mukainen metalliosa 3. Osa 3 muodostuu sopivimmin pak suhkosta alumi Lnilevystä, johon on muodostettu syvennyksiä 4, 8 70331 jotka on täytetty lämpöeristeellä, kuten valetulla tai työstetyllä vaahtomuovilla, joka voi olla PVC-nailonpohjais ta muovia tai polyuretaania. Kappaleessa 1 on metalliosan 3 päälle kiinnitetty kalvomainen osa 5, joka käsittää sähkövastuksia 6-9 sekä niihin liittyvät johti-5 met 10. Kuviossa 2, jossa metalliosa 3 ja kalvomainen osa 5 on esitetty kiinnitettyinä toinen toisiinsa, on allaolevan metalliosan lämpöeristeellä täytetyt syvennykset 4 ja kalvon alle jäävä metalliosan reuna osoitettu katkoviivoin. Kalvomaisen osan 5 rakenne selostetaan lähemmin jäljempänä kuvion 5 yhteydes-10 sä. Käsittely-yksikön toinen kappale 2, joka on esitetty kuvios sa 3, käsittää kappaleen pintaan muodostettuja syvennyksiä 11-14, joiden tarkoituksena on muodostaa yksikön jäähdyttämällä suljettavat hanakohdat sekä osia niitä yhdistävistä kanavista. Osa kanavista kulkee kappaleen 2 läpi, ja kuviossa 3 on nähtävissä 15 tällaisten kanavien päitä merkittynä viitenumerolla 15. Kappa leen 2 rakennetta selostetaan lähemmin jäljempänä viittaamalla kuvioon 4.

Vertaamalla kuvioita 2 ja 3 toisiinsa on havaittavissa, että 20 asetettaessa kappaleet 1 ja 2 vastakkain hanat muodostuvat kappa leiden väliin siten, että vastukset 7 tulevat hanojen keskialueiden 12 kohdille, vastukset 6 ja 8 hanojen reunojen 11 ja 13 kohdille ja vastus 9 hanoja yhdistävän kanavan 14 kohdalle. Vastukset on suurimmaksi osaksi varustettu erillisin johtimin 10 niin, 25 että niitä voidaan käyttää toisistaan riippumatta. Täten on esim. mahdollista, että jonkin hanan keskialueen 12 kohdalla oleva vastus 7 on kytketty virrattomaksi samaan aikaan kun saman hanan reunojen 11 ja 13 kohdilla olevat vastukset 6 ja 8 sekä hanojen yhdyskanavan 14 kohdalla oleva vastus 9 ovat toiminnassa. 30

Kuvioista 2 ja 3 todetaan vielä, että sähkövastuksia ja niihin liittyviä johtimia on kappaleen 1 koko alalla samoin kuin syvennyksiä kappaleen 2 koko alalla niin, että vastusten ja syvennysten sijainti noudattaa lämpöeristeiden sijaintia kuvion 1 mukai-35 sessa metalliosassa 3. Osa vastuksista johtimista ja syvennyksistä on jätetty esittämättä ainoastaan kuvioiden yksinkertaistamiseksi .

9 70331

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisten kappaleiden 1, 2 väliin muodostuvan hanan rakenne selviää kuviosta 4. Kuviossa nähdään kappaleeseen 1 kuuluva metalliosa 3 siihen muodostettuine, lämpöeristeellä täytettyine onteloineen 4 sekä metalliosan päällä oleva kalvomai-nen osa 5, jonka rakenne on esitetty kuviossa 5. Niinikään kuviosta 4 nähdään, että kappale 2 käsittää metallisen rungon 16, johon on muodostettu syvennyksiä tai ontelolta 17, jotka on täytetty lämpöeristeellä (eristemateriaali sama kuin kappaleessa 1), sekä kanavia 15 käsiteltävän nesteen viemiseksi kappaleen läpi hanakohtiin. Kappaleen 2 pinta on kauttaaltaan päällystetty valetulla kemiallisesti inertillä materiaa1ikerrokse 11a 18, joka on f luoropolymeeriä, kuten teflonia, tai esim. sopivaa inerttiä poly-eteenilaatua. Hanakohta ja sen toisella sivulla oleva, rinnakkaisia hanoja yhdistävä kanava muodostuvat kappaleen 2 pinnassa olevista syvennyksistä 11-14, jotka on muovattu lopulliseen muotoonsa inertin materiaalikerroksen 18 valun yhteydessä.

Käsittely-yksikön ollessa toiminnassa on kappale 1 kytkettynä jatkuvasti toimivaan jäähdyttimeen (ei esitetty). Jäähdytin jäähdyttää hanakohtaa metalliosan 3 kautta, ja lämpöeristeellä täytettyjen onteloiden 4 sijoituksella on tähdätty siihen, että voimakkain jäähdytysvaikutus kohdistuu hanan keskiosaan 12. Samaa tarkoitusta palvelee kappaleessa 2 hanakohdan taakse järjestetty lämpöeristeellä täytetty ontelo 17. Kappale 2 voidaan varustaa 1ämmityse 1iminä toimivin sähkövastuksin (ei esitetty), jotka meta11irungon 16 kautta lämmittävät hanaa erityisesti sen reuna-alueilta. Jäjestelyllä on aikaansaatu se, että erityisesti hanan reunoille 11, 13 on synnytettävissä jyrkkä 1 ämpöti1agradi- entti, jolloin kanavat 14, 15 ovat pidettävissä avoimina samaan aikaan kun hana on jäädytettynä umpeen.

Kun kappaleet 1 ja 2 on kuvion 4 mukaisesti saatettu vastakkain ja kappale 1 on kytketty jäähdyttimeen, saadaan käsittely-yksikkö toimintakuntoon päästämällä hanoihin ja kanaviin nestettä, joka levittäytyy kaikkiin kappaleiden pintojen väliin jääneisiin rakoihin, jotka jäätyvät umpeen. Kanavat ja hanakohdat ovat sen sijaan pidettävissä avoimina yksikköön kuuluvien sähkövastusten 10 70331 avulla. Tällä tavoin saadaan kaikki vierekkäisten hanojen väliset raot suljetuiksi ja hanat tehokkaasti eristetyiksi toinen toisistaan. Hanojen välisenä eristeenä toimiva jääkerros on nähtävissä viitenumerolla 19 merkittynä hanakohdan poikkileik-5 kausta esittävässä kuviossa 7, johon palataan lähemmin jäljempä nä .

Jäädyttimeen kytketyn ja 1 ämmityse1 iminä toimivilla sähkövastuksilla 6-9 varustetun kappaleen 1 pintakerroksena olevan kalvomai-10 sen osan 5 rakenne hanan kohdalla on esitetty kuviossa 5. Osan 5 rungon, joka pitää osan koossa ennen sen liittämistä metalliosaan 3, muodostaa muovia, kuten polyimidiä, tai 1 asikuituvahvis teista epoksia oleva kalvo 20, jonka päälle vastukset 6-9 on sijoitettu. Kalvon 20 alle on vastusten kohdille sijoitettu sopivimmin 15 kuparia olevat termiset tasauslevyt 21, jotka tasaavat vastusten lämmitysvaikutusta. Kalvomainen osa 5 on pinnoitettu ohuella n. 25 μπι paksuisella inertillä ma t er iaa 1 i ke r rokse 11 a 22. Kerros 22 muodostaa täten koko kappaleen 1 pinnan, ja se on sopivimmin samaa materiaalia kuin edellä mainittu kappaleen 2 inertti pinta-20 kerros 18.

Kun nestevirtaus halutaan pysäyttää dynaamisesti jäädyttämällä neste välittömästi sen saavuttua hanan kohdalle, jäähdytetään 25 hana etukäteen kytkemällä sen kohdalla oleva sähkövastus virrat-tomaksi. Pysäytysvaikutuksen tehostamisksi on kuvion 4 mukainen hana varustettu erityisellä hanan keskialueen muodostavaan syvennykseen 12 sijoitetulla pysäytyse1ime 11ä 23. Pysäytyselin 23 on lämpöä hyvin johtavaa materiaalia, kuten kuparia oleva, kul-30 lalla tms. inertillä materiaalilla päällystetty kappale, joka on asetettu syvennykseen 12 ennen kappaleiden 1 ja 2 yhteensaattamista. Pysäytyselin 23 on esitetty päältä päin nähtynä kuviossa 6 ja poikkileikkauksena kuviossa 7, jossa nähdään hanan koko keskialueen poikkileikkaus. Pysäytyselin 23 jakaa kuvion 4 mu-35 kaisesti hanan nesteen virtaussuunnassa kahteen osaan 24, 25, jot ka ovat pysäytyse1imessä olevien kapi11aarirakojen 26 kautta yhteydessä toinen toisiinsa. Kapi11aarirakojen 26 läpimitta pienenee virtaussuunnassa kohti pysäytyse1 imen 23 rajaamaa, hanan 11 70331 mainitun ensimmäisen osan 24 muodostavaa onkaloa, johon hanaan saapuva nestevirtaus pysähtyy.

Pysäytyselimen 23 toiminta perustuu osaksi kapillaariraoissa 26 vaikuttavaan pintajännitykseen, joka estää rakojen kohdalle tulevaa nestettä välittömästi läpäisemästä rakoja, ja osaksi etukäteen tapahtuneeseen pysäytyse1 imen jäähdytykseen, jonka vaikutuksesta neste alkaa välittömästi jäätyä ehtimättä purkautua raoista pysäytyselimen läpi hanan osaan 25. Tämän jälkeen hanaan tulleen nesteen jäätyminen jatkuu edeten hanan reunaosaan 13, jossa jään ja nesteen rajapinta asettuu olennaisesti reunaosan ja kanavan 14 rajalle.

Esitetty käsittely-yksikkö on tarkoitettu hyvin pienten neste-erien käsittelyyn, ja näinollen ovat myös yksikköön kuuluvat kappaleet ja erityisesti niiden muodostamat kanavat ja hanat varsin pieniä. Kanavien tyypillinen läpimitta on suuruusluokkaa n. 1 mm ja hanoja varten muodostettujen syvennysten leveys tyypillisesti n. 1-5 mm. Syvennykseen sijoitettava pysäytyselin on täten leveydeltään vastaavaa suuruusluokkaa, ja pysäytyseli-meen kuuluvien kapillaarirakojen läpimitta on suuruusluokkaa n. 100-200 μπη. Kuten jo edellä on mainittu, on sähkövastuksilla varustettua kappaletta 1 peittävän inertin kerroksen 22 paksuus n. 25 μπι, ja sen alla olevan polyimidi- tms. kalvon paksuus on n. 25-50 ^m.

Kuvioissa 8-10 on esitetty pysäytyselimen 23 vaihtoehtoinen toteutus, joka muodostuu inertillä materiaalilla päällystettyyn metalliin muovatuista rinnakkaisista kanavista 27, 28, joiden välinen harjanne 29 on jätetty päältä avoimeksi niin, että se muodostaa kanavien välille matalan, pitkänomaisen kapi11aariraon 30. Raon 30 korkeus on raon alkupäässä n. 70-100 μπι, ja rako madaltuu nesteen virtaussuunnassa niin, että sen korkeus vastakkaisessa päässä on n. 20-30 μπι. Nesteen virtaussuunta on kuvioissa 8 ja 9 osoitettu nuolin. Toiminnallisesti kuvioiden 8-10 mukainen pysäytyselin vastaa oleellisesti kuvioissa 4, 6 ja 7 esitettyä.

12 70331

Kuvion 11 mukainen pysäytyselin käsittää kaksi päällekkäistä kanavaa 31, 32, jotka ovat kapean kapi 1 laari raon 33 kautta yhtey dessä toisiinsa. Toiminnallisesti tämäkin pysäytyselimen toteutus on edellä esitetyn mukainen.

5

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellu-tusmuodot eivät rajoitu edellä esitettyihin esimerkkeihin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

13 PATENTTIVAATIMUKSET 703 31

1. Menetelmä neste-erien käsittely-yksikköön kuuluvien jäädyttämällä suljettavien hanojen muodostamiseksi, jossa menetelmässä hanat muodostetaan asettamalla toisiaan vasten kaksi kappaletta (1,2) niin, että hanat syntyvät kappaleiden vastakkaisten pintojen (18,22) väliin, jolloin mainituista kappaleista toinen (2) käsittää hanakohtiin johtavat virtauskanavat (15) ja toinen, jäähdyttimeen kytkettävä kappale (1), on varustettu hanakohtiin sijoittuvilla sähköisillä lämmityseli-millä (6-8), joiden avulla hanat ovat avattavissa ja suljettavissa, ja jossa menetelmässä hanojen alueelle sijoitetaan lämpöeristettä (14,17) niiden jäähtymisen ja lämpiämisen säätelemiseksi ja rinnakkaiset hanat eristetään toisistaan antamalla niiden välisten rakojen (19) kappaleiden pintojen välissä täyttyä nesteellä, joka jäädyttää raot umpeen, tunnettu siitä, että hanat aikaansaadaan syvennyksillä (11-13), joita muodostetaan ainakin toiseen mainituista kappaleista (1,2), että ainakin toiseen mainituista kappaleista muodostetaan erikseen syvennyksiä tai ontelolta (4,17), joihin sijoitetaan lämpöeristettä, että kappaleiden vastakkain asetettavat pinnat (18,22) tehdään kemiallisesti inertistä materiaalista niin, että valmiissa käsittely-yksikössä hanoja rajoittavat seinämät ovat jäätynyttä nestettä ja mainittua inerttiä materiaalia, joka sulkee lämpöeristeen (4,17) ja lämmityse1 imet (6-9) kappaleiden sisään, ja että ainakin jäähdyttimeen kytkettävässä, lämmityselimi 1lä varustetussa kappaleessa (1) inerttiä materiaalia oleva pintakerros (22) tehdään niin ohueksi, että sen lämmönjohtavuus hanan alueella on 0,2-100 mW/°C mm2 .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syvennykset (11-13) hanojen aikaansaamiseksi tehdään siihen kappaleeseen (2), joka käsittää hanoihin johtavat virtauskanavat (15), ja että kumpaankin kappaleeseen (1,2) tehdään erikseen syvennyksiä (4,17), jotka täytetään lämpö-eristeellä .

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syvennykset (11-13) hanojen aikaansaamiseksi muovataan valamalla kappaleen (2) sivulle kerros (18) kemialli- i4 70331 sesti inerttiä materiaalia, joka samalla peittää alleen hanojen kohdille aikaisemmassa vaiheessa muodostetut ja lämpöeristeellä täytetyt syvennykset (17).

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että jäähdyttimeen kytkettävä, 1ämmityselimi 1lä (6-9) varustettu kappale (1) konstruoidaan muodostamalla metalliosa (3), johon tehdään syvennyksiä (4), jotka täytetään lämpöeristeellä, sekä olennaisesti kalvomainen 10 osa (5), jossa muovi- tai lasikuituka1voon (20) liitetään säh kövastuksia lämmityselimiksi ja joka päällystetään ohuella kemiallisesti inerttiä materiaalia olevalla kerroksella (22), ja liittämällä mainitut osat (3,5) yhteen niin, että inertti materiaali tulee kappaleen pintakerrokseksi.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukaisella menetelmällä muodostettu, jäädyttämällä suljettavia hanoja käsittävä neste-erien käsittely-yksikkö, joka muodostuu kahdesta toisiaan vasten asetetusta kappaleesta (1,2), joiden pintojen 20 (18,22) välissä hanat sijaitsevat ja joista toinen (2) käsit tää hanakohtiin johtavat virtauskanavat (15) ja toinen, jääh-dyttimeen kytketty kappale (1), on varustettu hanakohdissa sijaitsevilla sähköisillä lämmityse 1imi11ä (6-8), joiden avulla hanat ovat avattavissa ja suljettavissa, ja jossa hano-25 jen alueelle on sijoitettu lämpöeristettä (4,17) niiden jääh tymisen ja lämpiämisen säätelemiseksi ja rinnakkaiset hanat on eristetty toisistaan niiden väliset raot (1.9) sulkevalla jäätyneellä nesteellä, tunnettu siitä, että hanat muodostuvat syvennyksistä (11-13), joita on ainakin toisessa mainit-30 tujen kappaleiden (1,2) vastakkaisista pinnoista (18,22), että kappaleiden vastakkaiset pinnat ovat kemiallisesti inerttiä materiaalia, jolloin hanoja rajoittavat seinämät muodostuvat mainitusta inertistä materiaalista ja jäätyneestä nesteestä, että ainakin jäähdy11imeen kytketyssä, 1 ämmityse 1imi1lä (6-9) 35 varustetussa kappaleessa (1) inerttiä materiaalia oleva, läm- mityselimiä peittävä pintakerros (22) on niin ohut, että sen lämmönjohtavuus hanan alueella on 0,2-100 mW/°C mm2 , ja että lämpöeristettä on sijoitettuna ainakin toisessa mainituista kappaleista oleviin, inerttiä materiaalia olevan kerroksen 40 (18,22) peittämiin onteloihin (4,17). 15 70331

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen käsittely-yksikkö, tunnettu siitä, että syvennykset (11-13), joista hanat muodostuvat, ovat siinä kappaleessa (2), joka käsittää hanoihin johtavat virtauskanavat (15), ja että kummassakin (1,2) kappaleessa on lämpöeristeellä täytettyjä, inertin materiaalin kattamia ontelolta (4,17).

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen käsittely-yksikkö, tunnettu siitä, että jäähdyttimeen kytketty, lämmitys-elimillä (6-9) varustettu kappale (1) käsittää metalliosan (3), jossa on lämpöeristeellä täytettyjä ontelolta (4), sekä sen päälle kiinnitetyn, olennaisesti kalvomaisen osan (5), joka käsittää muovi- tai lasikuitukalvon (20), johon on liitetty sähkövastuksia lämmityselimiksi ja joka on päällystetty ohuella inerttiä materiaalia olevalla kerroksella (22) siten, että inertti materiaali muodostaa koko kappaleen pintakerroksen.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käsittely-yksikkö, tunnettu siitä, että mainittu kalvomainen osa (5) käsittää metallia olevat termiset tasauslevyt (21), jotka on sijoitettu vastusten kohdille.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 5-8 mukainen käsittely-yksikkö, tunnettu siitä, että lämpöeriste (4,17) on valettua vaahtomuovia, kuten PVC-nailonpohjais ta muovia tai polyuretaania, ja että kappaleiden (1,2) pintojen (18,22) inertti materiaali on fluoropolymeeriä ja/tai jalometallia.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 5-9 mukainen käsittely-yksikkö, tunnettu siitä, että yksi tai useampi hana on varustettu inertillä pysäytyse 1 ime 1lä (23), joka on asennettuna hanan muodostavaan syvennykseen (12) siten, että se jakaa hanan nesteen virtaussuunnassa kahteen osaan (24,25), jotka ovat yhden tai useamman kapi1laariraon (26) kautta yhteydessä toisiinsa ja jotka on muotoiltu niin, että raoissa vaikuttava pintajännitys ja nesteen nopea jäätyminen pysäyttävät hanaan tulevan virtauksen virtaussuunnassa ensimmäisenä olevaan osaan (24) . 1 6 70331