Холодильник для центрифуги

Дана корисна модель відноситься до термоелектричних приладів та пристроїв і знайде застосування в медицині. Він призначений для охолодження робочої камери центрифуги, що здійснює фракціювання елементів крові. Відомі патенти, в яких охолодження камер центрифуг проводиться за допомогою термоелектричних охолоджувачів. Наприклад, в [1] запропонована конструкція центрифуги, в якій охолодження об'єму камери здійснюється повітрям або рідиною, що проходять через термоелектричні охолоджувачі. Розсіювання теплової енергії від камери і термоелектричних охолоджувачів проводиться радіатором, який контактує ззовні з кожним модулем термоелектричного охолоджувача. Мінімальна температура охолодження об'єму робочої камери при цьому досягає величини 2°С. В [2] о холодження об'єму центрифуги здійснюється через непровідну прокладку безпосередньо термоелектричними модулями Пельтьє. Прокладка з термоелектричними модулями прикріплена до нижньої частини камери центрифуги. За рахунок теплового контакту камери з радіатором забезпечується ефективний відвід тепла від об'єму камери. В цьому випадку мінімальна температура охолодження робочої камери центрифуги досягає значення 0°С. Недоліками цих пристроїв є повільний теплообмін об'єму камери, що обумовлює великий час охолодження ротора центрифуги до необхідних температур, низька надійність та слабка ремонтопридатність холодильників. Тому досить актуальним є завдання створення термоелектричного холодильника для охолодження камери центрифуги, який забезпечував би регульований рівень температури камери центрифуги в діапазоні від -5°С до +35°С з меншим часом виходу на режим та високою надійністю. Вказане завдання розв'язується тим, що запропонований холодильник для центрифуги складається з термоелектричних модулів Пельтьє та теплообмінників, який відрізняється тим, що термоелектричні модулі Пельтьє та рідинні теплообмінники сформовано у вигляді N рядів ідентичних термоелектричних блоків, які рівномірно розташовані по кружині на зовнішній бічній поверхні камери центрифуги та знаходяться з нею у безпосередньому тепловому контакті, при цьому радіус кривизни зовнішньої сторони теплопереходу блока вибирається рівним радіусу кривизни зовнішньої бічної поверхні камери центрифуги R, а термоелектричні модулі з рідинними теплообмінниками та теплопереходами розташовані у ідентичних фіксаторах із притискними пристроями. Відповідність критерію "новизна" запропонованого пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному об'єкті існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення холодильника для центрифуги, що складається з термоелектричних модулів Пельтьє та теплообмінників, який відрізняється тим, що термоелектричні модулі Пельтьє та рідинні теплообмінники сформовано у вигляді N рядів ідентичних термоелектричних блоків, які рівномірно розташовані по кружині на зовнішній бічній поверхні камери центрифуги та знаходяться з нею у безпосередньому тепловому контакті, при цьому радіус кривизни зовнішньої сторони теплопереходу блока вибирається рівним радіусу кривизни зовнішньої бічної поверхні камери центрифуги R, а термоелектричні модулі з рідинними теплообмінниками та теплопереходами розташовані у ідентичних фіксаторах із притискними пристроями. Запропонований пристрій відрізняється тим, що він складається з ідентичних термоелектричних блоків, які рівномірно розташовано по всій зовнішній бічній поверхні камери центрифуги; радіус кривизни теплопереходу, у місці контакту з камерою, рівний радіусу кривизни зовнішньої бічної поверхні камери центрифуги R, а його зворотна сторона має строго плоско-паралельну поверхню для забезпечення надійного притиску холодної сторони термоелектричного модуля; термоелектричний модуль, водяний теплообмінник та резинові прокладки знаходяться у фіксаторі й розташовуються у притискному пристрої; термоелектричні блоки рівномірно, у три ряди, монтуються по кружині, причому, в кожному ряді розташовується відповідно розрахована кількість термоелектричних блоків; для забезпечення високої надійності та безвідмовності під час роботи термоелектричні модулі електрично, а теплообмінники гідравлічно з'єднані між собою послідовно – паралельно. Така сукупність ознак не зустрічається ні в одному з аналогів і забезпечує заявленому пристрою необхідний винахідницький рівень. На Фіг. 1 та 2 представлена схематична конструкція холодильника для центрифуги (переріз на Фіг.2). Він складається з N рядів ідентичних термоелектричних блоків 1, які рівномірно розташовано по кружині радіусом R зовнішньої бічної поверхні камери центрифуги. Ці блоки гідравлічно під'єднуються до контуру 2 та захищені теплоізоляційним кожухом 3. Кількість цих блоків визначається потужністю охолодження центрифуги. Термоелектричний блок (Фіг.3) складається з термоелектричного модуля 1, який гарячим спаєм знаходиться у тепловому контакті з внутрішньою бічною стороною теплообмінника 2. Термоелектричний модуль та водяний теплообмінник монтують у фіксаторі 4, в якому розміщено резинові прокладки 3, що служать демпферами у випадку виникнення вібраційних навантажень на модуль та забезпечують надійний притиск термоелектричного модуля до теплопереходу 5. На зовнішній бічній поверхні камери центрифуги, закріплюють теплопереходи 5, на які монтують притискні пристрої 6. Термоелектричні модулі з теплообмінниками вставляються у притискні пристрої 6 і холодними гранями модулів притираються, через теплопровідну пасту, до теплопереходів 5, радіус кривизни зовнішньої сторони блока у місці контакту з бічною поверхнею камери рівний радіусу кривизни R зовнішньої бічної поверхні камери центрифуги . Зворотна сторона теплопереходу має строго плоско-паралельну поверхню для забезпечення надійного теплового контакту холодної грані модуля із стінками камери центрифуги. Прижим термоелектричного блоку до теплопереходу 5 здійснюється за допомогою шпильок 8 та гайок 7. Підвід охолоджуючої рідини до теплообмінників 2 здійснюється за допомогою гнучких шлангів, які під'єднані до гідравлічного контуру та магістралі водопровідної мережі. Поряд з цим, в конструкції передбачено й варіант автономного водопостачання, в якому рідина перекачується насосом через радіатор, що знаходиться за межами приміщення й охолоджується за допомогою вентиляторного обдуву, а в якості теплоносія передбачається використовува ти антифриз, типу "Тосол". Описаний термоелектричний холодильник працює наступним чином. До гідравлічного контур у з мережі водопостачання підводиться тепловідвідна рідина, яка надходить до теплообмінників 2 (Фіг.1, 2). Через термоелектричні модулі 1 пропускають електричний струм, що приводить до охолодження холодних граней модуля, а відповідно і теплоперехідних пластин 5, що знаходяться у тепловому контакті з бічною поверхнею камери центрифуги. У випадку встановлення у об'ємі камери заданої температури, що реєструється відповідним датчиком, центрифуга застосовується за призначенням. Важливою особливістю даного винаходу є: а) розміщення місць кріплення ідентичних термоелектричних блоків є рівномірним і раціональним по всій зовнішній бічній стороні камери центрифуги; б) тепловий контакт корпусу камери центрифуги з теплопереходом і термоелектричним блоком більш надійний завдяки індивідуального притиску кожного термоелектричного блоку; в) відвід тепла від гарячих граней модулів покращується за рахунок хорошого контакту теплообмінника з модулем за рахунок необхідного питомого тиску притискного пристрою; г) холодильник для центрифуги є ремонтопридатним, тому що кожний термоелектричний блок можна легко замінити; д) скидання тепла з гарячих граней модуля здійснюється за рахунок водяного охолодження, що покращує санітарну гігієн у праці, зменшує рівень запорошеності, в порівнянні з повітряним методом та характеризується зменшеним рівнем шуму. Запропонована конструкція термоелектричного холодильника, холодопродуктивністю Q=1000Вт, забезпечує температуру об'єму камери центрифуги ЦУП-6 в інтервалі -5°С ¸ +35°С. В даному випадку трьохрядна термоелектрична система складається з 60 модулів, холодильний коефіцієнт яких менший 0,4 та холодопродуктивність 20,0Вт кожного. Загальна споживана електрична потужність розробленого термоелектричного холодильника склала 2500Вт постійного струму. Результати попередніх досліджень показали, що запропонована конструкція термоелектричного холодильника може успішно застосовуватися у центрифуга х для фракціювання крові на станціях переливання крові, у донорських пунктах, для застосування в хімічних лабораторіях та для проведення науково-дослідних робіт. Література: 1. Boeckel; John W., Parisi; Michael J. Termoelectric cooling centrifuge. - Патент США 5, 724, 819 - 03.10.1998. 2. Wedemeyer Robert С., Giebeler Jr. Robert H . Termoelectric temperature control assembly for centrifuges. - Пат. США 4, 512, 758, - 23 квітня 1985.