RU2297579C2 - Device for quick freezing - Google Patents

Device for quick freezing Download PDF

Info

Publication number
RU2297579C2
RU2297579C2 RU2005120615/12A RU2005120615A RU2297579C2 RU 2297579 C2 RU2297579 C2 RU 2297579C2 RU 2005120615/12 A RU2005120615/12 A RU 2005120615/12A RU 2005120615 A RU2005120615 A RU 2005120615A RU 2297579 C2 RU2297579 C2 RU 2297579C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
evaporator
plates
tubes
working chamber
pipes
Prior art date
Application number
RU2005120615/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005120615A (en
Inventor
дунов Александр Иванович Гр (RU)
Александр Иванович Грядунов
Original Assignee
ЗАО "Удел"
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 ЗАО "Удел" filed Critical ЗАО "Удел"
Priority to RU2005120615/12A priority Critical patent/RU2297579C2/en
Publication of RU2005120615A publication Critical patent/RU2005120615A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2297579C2 publication Critical patent/RU2297579C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/30—Quick freezing

Abstract

FIELD: cooling or freezing apparatus.
SUBSTANCE: device comprises housing, heat insulated chamber that receives pipes of evaporator of the refrigerator, holders for polymeric containers with liquid biological agent, and two plates provided with mirror-symmetrical rows of openings. The plates are mounted inside the chamber parallel one to the other to define spaces between them and between each plate and wall of the chamber. The centers of the openings are located at the vertical parallel straight lines. The diameters of the openings are at least no less than the outer diameters of the pipes of the evaporator. The distance between the adjacent parallel lines exceeds the sum of the outer diameter of the evaporator pipes and thickness of the holder. The space between plates that face each other is no less than the width of the holder. The evaporator pipes are set in the openings in the plates and are connected through branch pipes in the spaces between the plates and walls of chamber to form an evaporator. The holders are interposed between the rows of pipes of the evaporator.
EFFECT: enhanced rate of freezing.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области холодильной или морозильной техники, конкретно, к устройствам для быстрого замораживания различных жидких продуктов, например, биологических медицинских субстанций, компонентов донорской крови, в частности плазмы, помещенных в полимерные контейнеры.The invention relates to the field of refrigeration or freezing equipment, in particular, to devices for the rapid freezing of various liquid products, for example, biological medical substances, components of donated blood, in particular plasma, placed in polymer containers.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству относится быстрозамораживатель, содержащий корпус, теплоизолированную рабочую камеру в виде ванны с жидким хладоносителем, в которой размещены трубки испарителя холодильного агрегата, держатели для размещения в ванне полимерных контейнеров с замораживаемым жидким биологическим веществом (см. патент на полезную модель РФ №40446 U1, МПК 7 F 25 D 13/00, 10.09.2004).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device includes a quick-freezer containing a housing, a heat-insulated working chamber in the form of a bath with a liquid coolant, in which the evaporator tubes of the refrigeration unit are placed, holders for placing polymer containers in the bath with a frozen liquid biological substance (see patent for utility model of the Russian Federation No. 40446 U1, IPC 7 F 25 D 13/00, 09/10/2004).

Недостаток известного устройства, принятого за прототип, состоит в значительном тепловом сопротивлении теплового тракта между полимерными контейнерами с жидким биологическим веществом, предназначенным к замораживанию, и зонами теплоотвода в виде теплоотводящих трубок испарителя, размещенного в рабочей ванне.A disadvantage of the known device adopted for the prototype is the significant thermal resistance of the heat path between the polymer containers with liquid biological substance intended for freezing and the heat sink zones in the form of heat sink tubes of the evaporator located in the working bath.

В свою очередь, это обусловливает низкую эффективность отвода тепла от контейнеров с замораживаемым жидким биологическим веществом и снижение скорости замораживания.In turn, this leads to low efficiency of heat removal from containers with frozen biological liquid and a decrease in the rate of freezing.

Задачей изобретения является повышение скорости замораживания жидких биологических материалов путем снижения теплового сопротивления между контейнерами с жидким веществом и зонами теплоотвода.The objective of the invention is to increase the freezing rate of liquid biological materials by reducing thermal resistance between containers with a liquid substance and heat removal zones.

Указанный технический результат достигается тем, что быстрозамораживатель содержит корпус, теплоизолированную рабочую камеру, в которой размещены трубки испарителя холодильного агрегата, держатели для размещения полимерных контейнеров с жидким биологическим веществом и две плиты с зеркально симметричными рядами отверстий, при этом плиты установлены в рабочей камере параллельно одна другой с образованием зазоров между собой и между каждой плитой и стенкой рабочей камеры, центры отверстий размещены на вертикальных параллельных прямых линиях, диаметры отверстий выполнены не меньше наружных диаметров трубок испарителя, расстояние между соседними параллельными линиями выполнено превышающим сумму размеров наружного диаметра трубок испарителя и толщины держателя, размер зазора между обращенными одна к другой плоскостями плит выполнен не меньше ширины держателя, трубки испарителя установлены в отверстиях плит и соединены патрубками в зазорах между плитами и стенками рабочей камеры с формированием испарителя, а держатели размещены между рядами трубок испарителя. Рабочая камера может быть выполнена в виде ванны, заполненной хладоносителем, остающимся в жидком агрегатном состоянии в температурном диапазоне, при котором происходит процесс замораживания, например, в качестве хладоносителя может быть использован этиловый спирт.The specified technical result is achieved in that the quick-freezer contains a housing, a heat-insulated working chamber, in which tubes of the evaporator of the refrigeration unit, holders for placing polymer containers with liquid biological substance and two plates with mirror-symmetrical rows of holes are placed, while the plates are installed in parallel with one another with the formation of gaps between each other and between each plate and the wall of the working chamber, the centers of the holes are placed on vertical parallel straight lines x lines, the diameters of the holes are made not less than the outer diameters of the evaporator tubes, the distance between adjacent parallel lines is greater than the sum of the dimensions of the outer diameter of the evaporator tubes and the thickness of the holder, the gap between the plate planes facing one another is made not less than the width of the holder, the evaporator tubes are installed in the holes plates and connected by nozzles in the gaps between the plates and the walls of the working chamber with the formation of the evaporator, and the holders are placed between the rows of tubes of the evaporator. The working chamber can be made in the form of a bath filled with a coolant, remaining in the liquid state of aggregation in the temperature range at which the freezing process takes place, for example, ethanol can be used as a coolant.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом.The invention is illustrated graphic material.

На фиг.1 представлен вид спереди предложенного быстрозамораживателя, на фиг.2 - разрез по сечению А-А фиг.1, на фиг.3 схематично представлена одна из плит рабочей камеры.Figure 1 presents a front view of the proposed quick-freezer, figure 2 is a sectional view along the cross-section aa of figure 1, figure 3 schematically shows one of the plates of the working chamber.

Предложенный быстрозамораживатель содержит корпус 1, в нижней части которого размещены компрессор 2 и конденсатор 3 холодильного агрегата, теплоизолированную рабочую камеру, выполненную, например, в виде ванны 4 с хладоносителем 5, остающимся в жидком фазовом состоянии в температурном диапазоне, при котором совершаются акты замораживания.The proposed quick-freezer contains a housing 1, in the lower part of which there is a compressor 2 and a condenser 3 of a refrigeration unit, a thermally insulated working chamber, made, for example, in the form of a bath 4 with a coolant 5, remaining in the liquid phase state in the temperature range during which freezing acts are performed.

В качестве хладоносителя может быть применен этиловый спирт, температура фазового перехода которого при нормальном давлении составляет минус 113°С.Ethyl alcohol, the phase transition temperature of which at normal pressure is minus 113 ° C, can be used as a coolant.

Вдоль одной пары противоположных одна другой боковых стенок ванны 4 установлены параллельно одна другой две трубные доски, выполненные в виде плит 6, в которых выполнены ряды отверстий 7, центры которых находятся на вертикальных параллельных прямых, при этом расположение отверстий 7 в одной плите 6 выполнено зеркально симметрично относительно отверстий 7 во второй плите 6.Along one pair of opposite side walls of the bath 4 are installed parallel to one another two tube boards made in the form of plates 6, in which rows of holes 7 are made, the centers of which are located on vertical parallel lines, while the location of the holes 7 in one plate 6 is made mirror symmetrically with respect to the holes 7 in the second plate 6.

В каждой паре отверстий 7 двух плит 6, расположенных одно против другого, параллельно одна другой размещены трубки 8 испарителя. Возможность такого размещения обеспечивается тем, что диаметр отверстий 7 выполнен превышающим наружный диаметр трубок 8, а также посредством создания зеркально симметричного расположения отверстий 7 в плитах 6.In each pair of holes 7 of two plates 6, located one against the other, evaporator tubes 8 are placed parallel to one another. The possibility of such placement is ensured by the fact that the diameter of the holes 7 is larger than the outer diameter of the tubes 8, and also by creating a mirror-symmetric arrangement of the holes 7 in the plates 6.

Благодаря такому конструктивному исполнению испарителя внутренний объем ванны 4 с жидким хладоносителем 5 оказывается разделенным параллельными рядами трубок 8 на отдельные секции 9, в которых размещаются при замораживании держатели 10 полимерных контейнеров 11 с замораживаемым веществом 12, например медико-биологическим. Возможность размещения держателей 10 в секциях 9 между рядами параллельных трубок 8 обеспечивается тем, что расстояние L между соседними параллельными вертикальными линиями, на которых размещены центры отверстий 7, выполнено превышающим сумму размеров наружного диаметра D трубок 8 испарителя и толщины l держателя 10 полимерных контейнеров 11, т.е.Due to such a design of the evaporator, the internal volume of the bath 4 with the liquid coolant 5 is divided by parallel rows of tubes 8 into separate sections 9, in which holders 10 of polymer containers 11 with frozen substance 12, for example, biomedical, are placed during freezing. The possibility of placing the holders 10 in sections 9 between the rows of parallel tubes 8 is ensured by the fact that the distance L between adjacent parallel vertical lines on which the centers of the openings 7 are located is greater than the sum of the dimensions of the outer diameter D of the evaporator tubes 8 and the thickness l of the holder 10 of the polymer containers 11, those.

L>l+D.L> l + D.

Выход трубок 8 испарителя соединен с входом компрессора 2, трубопроводом 13, а между выходом компрессора 2 и входом испарителя 8 установлено дроссельное устройство 14, например, в виде капиллярной трубки.The output of the tubes 8 of the evaporator is connected to the input of the compressor 2, the pipe 13, and between the output of the compressor 2 and the input of the evaporator 8 is installed a throttle device 14, for example, in the form of a capillary tube.

Дополнительно в состав предложенного быстрозамораживателя может быть введен блок перемешивания (на чертеже не показан) жидкого хладоносителя 5 внутри ванны 4.Additionally, in the composition of the proposed quick-freezer may be introduced a mixing unit (not shown) of a liquid refrigerant 5 inside the bath 4.

Дополнительно в состав предложенного быстрозамораживателя может входить механизм привода (на чертеже не показан), обеспечивающий движение держателей 10 с ускорением, периодически меняющимся по величине и направлениюAdditionally, the proposed quick-freezer may include a drive mechanism (not shown), providing movement of the holders 10 with acceleration, periodically changing in magnitude and direction

Предложенный быстрозамораживатель работает следующим образом.The proposed quick-freezer operates as follows.

При включении быстрозамораживателя в сеть электропитания компрессор 2 холодильного агрегата начинает отсасывать пары хладагента по трубопроводу 13 из трубок 8 испарителя и, сжимая их, подает при повышенном давлении в конденсатор 3, в котором от хладагента отводится тепло во внешнюю среду, и последний переходит в жидкое состояние.When the quick-freezer is turned on in the power supply network, the compressor 2 of the refrigeration unit starts aspirating refrigerant vapors through line 13 from the evaporator tubes 8 and, compressing them, delivers them at elevated pressure to the condenser 3, in which heat is removed from the refrigerant to the external environment, and the latter goes into a liquid state .

Далее жидкий хладагент при повышенном давлении поступает на вход дроссельного устройства 14, пройдя через которое уже при низком давлении поступает в трубки 8 испарителя, где осуществляется его кипение при низкой температуре, сопровождающееся отводом тепла от жидкого хладоносителя 5 в ванне 4.Next, the liquid refrigerant at high pressure enters the inlet of the throttle device 14, passing through which already at low pressure it enters the evaporator tubes 8, where it boils at a low temperature, accompanied by heat removal from the liquid refrigerant 5 in the bath 4.

Вследствие того что трубки 8 испарителя равномерно пронизывают рабочий объем ванны 4, холодопроизводительность холодильного агрегата равномерно распределяется по всему объему хладоносителя 5. Во всех точках рабочего объема ванны 4 максимальное расстояние от точек жидкого биологического вещества 12, подвергающегося замораживанию, до зон, в которых производится отвод тепла, т.е. до трубок 8 испарителя, сведено к минимуму и составляет примерно половину толщины держателя 10.Due to the fact that the evaporator tubes 8 uniformly penetrate the working volume of the bath 4, the cooling capacity of the refrigeration unit is evenly distributed over the entire volume of the refrigerant 5. At all points of the working volume of the bath 4, the maximum distance from the points of the biological liquid substance 12 undergoing freezing to the areas where the drain is carried out heat, i.e. to the tubes 8 of the evaporator is minimized and is approximately half the thickness of the holder 10.

Тем самым сведена к минимуму величина теплового сопротивления между замораживаемым биологическим веществом 12 и зонами теплоотвода в виде трубок 8 испарителя, что в итоге и является одним из главных факторов, обеспечивающих увеличение скорости замораживания.This minimizes the thermal resistance between the frozen biological substance 12 and the heat removal zones in the form of tubes 8 of the evaporator, which in the end is one of the main factors providing an increase in the speed of freezing.

Дополнительная реализация циркуляции жидкого хладоносителя 5 в ванне 4, осуществляемая блоком перемешивания, не показанном на представленных графических материалах, приводит к дополнительной интенсификации теплообмена на внешней поверхности полимерных контейнеров 11, что обусловливает еще большее снижение величины вышеотмеченного теплового сопротивления и увеличение скорости замораживания.An additional implementation of the circulation of liquid coolant 5 in the bath 4, carried out by a mixing unit, not shown in the graphical materials presented, leads to additional intensification of heat transfer on the outer surface of the polymer containers 11, which leads to an even greater decrease in the above-mentioned thermal resistance and an increase in the freezing rate.

Дополнительная реализация при замораживании движения держателей 10 с ускорением, периодически меняющимся по величине и направлению, осуществляемая посредством механизма привода, не показанном на представленных графических материалах, приводит к перемешиванию слоев жидкого биологического вещества 12 внутри полимерных контейнеров 11, что обусловливает дополнительное повышение коэффициента теплопередачи и соответственно снижение теплового сопротивления между веществом 12 и хладоносителем 5 и, как следствие, дополнительное увеличение скорости замораживания.Additional implementation when freezing the movement of the holders 10 with acceleration periodically changing in magnitude and direction, carried out by means of a drive mechanism, not shown in the graphic materials, leads to mixing of the layers of liquid biological substance 12 inside the polymer containers 11, which leads to an additional increase in the heat transfer coefficient and, accordingly, decrease in thermal resistance between substance 12 and coolant 5 and, as a result, an additional increase in orosti freezing.

Предложенный быстрозамораживатель, как в совокупности с описываемыми дополнительными блоками, так и без них, может быть с успехом применен для замораживания компонентов донорской крови, в частности плазмы.The proposed quick-freezer, both in conjunction with the described additional blocks, and without them, can be successfully applied for freezing the components of donor blood, in particular plasma.

Claims (3)

1. Быстрозамораживатель, содержащий корпус, теплоизолированную рабочую камеру, в которой размещены трубки испарителя холодильного агрегата, держатели для размещения полимерных контейнеров с жидким биологическим веществом и две плиты с зеркально симметричными рядами отверстий, при этом плиты установлены в рабочей камере параллельно одна другой с образованием зазоров между собой и между каждой плитой и стенкой рабочей камеры, центры отверстий размещены на вертикальных параллельных прямых линиях, диаметры отверстий выполнены не меньше наружных диаметров трубок испарителя, расстояние между соседними параллельными линиями выполнено превышающим сумму размеров наружного диаметра трубок испарителя и толщины держателя, размер зазора между обращенными одна к другой плоскостями плит выполнен не меньше ширины держателя, трубки испарителя установлены в отверстиях плит и соединены патрубками в зазорах между плитами и стенками рабочей камеры с формированием испарителя, а держатели размещены между рядами трубок испарителя.1. A quick-freezer containing a housing, a thermally insulated working chamber, in which tubes of the evaporator of the refrigeration unit are placed, holders for placing polymer containers with liquid biological substance and two plates with mirror-symmetric rows of holes, while the plates are installed parallel to each other in the working chamber with the formation of gaps between themselves and between each plate and the wall of the working chamber, the centers of the holes are placed on vertical parallel straight lines, the diameters of the holes are made not less the outer diameters of the evaporator tubes, the distance between adjacent parallel lines is greater than the sum of the dimensions of the outer diameter of the evaporator tubes and the thickness of the holder, the size of the gap between the plane of the plates facing one another is no less than the width of the holder, the evaporator tubes are installed in the holes of the plates and connected by nozzles in the gaps between the plates and the walls of the working chamber with the formation of the evaporator, and the holders are placed between the rows of tubes of the evaporator. 2. Быстрозамораживатель по п.1, в котором рабочая камера выполнена в виде ванны, заполненной хладоносителем, остающимся в жидком агрегатном состоянии в температурном диапазоне, при котором происходит процесс замораживания.2. The quick-freezer according to claim 1, in which the working chamber is made in the form of a bath filled with a coolant, remaining in the liquid state of aggregation in the temperature range at which the freezing process occurs. 3. Быстрозамораживатель по п.2, в котором в качестве хладоносителя использован этиловый спирт.3. The quick freezer according to claim 2, in which ethyl alcohol is used as a coolant.
RU2005120615/12A 2005-07-04 2005-07-04 Device for quick freezing RU2297579C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005120615/12A RU2297579C2 (en) 2005-07-04 2005-07-04 Device for quick freezing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005120615/12A RU2297579C2 (en) 2005-07-04 2005-07-04 Device for quick freezing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005120615A RU2005120615A (en) 2007-01-10
RU2297579C2 true RU2297579C2 (en) 2007-04-20

Family

ID=37760958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005120615/12A RU2297579C2 (en) 2005-07-04 2005-07-04 Device for quick freezing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2297579C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509281C1 (en) * 2012-12-13 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Evaporator-condense with intermediate coolant
RU2527685C1 (en) * 2013-06-06 2014-09-10 Геннадий Леонидович Огнев Quick freezer preferentially for polymer packs filled with biological medical substances
RU220452U1 (en) * 2023-06-19 2023-09-14 Александр Иванович Грядунов QUICK FREEZER FOR BLOOD PLASMA CONTAINERS

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509281C1 (en) * 2012-12-13 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Evaporator-condense with intermediate coolant
RU2527685C1 (en) * 2013-06-06 2014-09-10 Геннадий Леонидович Огнев Quick freezer preferentially for polymer packs filled with biological medical substances
RU220452U1 (en) * 2023-06-19 2023-09-14 Александр Иванович Грядунов QUICK FREEZER FOR BLOOD PLASMA CONTAINERS

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005120615A (en) 2007-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6698213B2 (en) Systems and methods for freezing and storing biopharmaceutical material
WO2009086430A3 (en) Systems, methods, and apparatus for cryogenic refrigeration
KR20100119536A (en) Method and system for controlled rate freezing of biological material
EP1519646A3 (en) Use of graphite foam materials in pumped liquid, two phase cooling, cold plates
RU2297579C2 (en) Device for quick freezing
Zhang et al. Experimental investigation on a loop thermosyphon with three evaporators: Unique startup and oscillation phenomena
JP7187059B2 (en) Ultrasonic rapid freezing equipment with vortex tube and freezing method
WO2002016836A1 (en) Stirling cooling device, cooling chamber, and refrigerator
JP2012255640A (en) Cooling method and implement, and device for the same
US4017983A (en) Freeze dryer
RU2310143C1 (en) Device for fast freezing
RU150772U1 (en) COLD BATTERY
CN107289705B (en) Low-temperature refrigerator
CN207894087U (en) Energy storage device and transport case with it
WO2012125069A1 (en) Evaporator
RU2269078C1 (en) Method for freezing of liquid biological substance
RU40446U1 (en) QUICK FREEZER
RU2435114C1 (en) Quick-freezing plant mainly for polymer packs filled with biological medical substances
RU109279U1 (en) EVAPORATOR
RU2527685C1 (en) Quick freezer preferentially for polymer packs filled with biological medical substances
CN216716634U (en) Evaporator for medical refrigerator
EA023061B1 (en) Fast freezer, preferably for polymeric packets filled with biological medicinal substances
CN216347339U (en) Flexible and efficient freezing and thawing device
CN214665608U (en) Freeze dryer with double refrigeration systems
RU2098724C1 (en) Evaporation refrigerator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140705