工艺冷却杆制造技术

用于冷却或加热工艺容器中液体的工艺热交换杆。杆可以具有线性形式，并穿过工艺容器的上壁向下延伸至靠近较低底部。杆在内部限定了热交换介质的循环流动路径，包括外夹套和具有中心通孔和外部螺旋凹槽的分流器。热交换介质向下穿过中心通孔，然后通过分流器和外夹套之间形成的螺旋槽向上回流，反之亦然。通过修改热交换杆的配置以及热交换介质的流速和温度，可以实现工艺流体的精确加热或冷却。所述组件可以是聚合物的注塑成型，通常是透明的，具有很高的传热系数。具有很高的传热系数。具有很高的传热系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】工艺冷却杆


[0001]本公开涉及用于化学和生物过程的热交换元件。

技术介绍

[0002]实验室环境中的各种化学和生物过程会产生热量。例如，工艺介质的持续过滤可以迅速提升介质的温度，导致有害结果，特别是对于培养皿中生长的脆弱生物细胞。降低工艺内容物温度的标准技术是将反应器或容器置于冰浴中。然而，这带来了许多挑战，其中最重要的是准确和一致地调节冷却量。工艺有时候也需要添加调节量的热量。
[0003]仍然需要一种用于化学和生物过程的快速热交换解决方案，以准确、一致地调节冷却或加热量。

技术实现思路

[0004]本申请公开了一种工艺冷却元件，其描述为杆状，其可以插入到生物反应器或其他反应器容器中以调节温度。工艺冷却元件的使用方法包括将杆浸入到工艺容器的液体内，该杆延伸到容器底部的至少1英尺以便能够与容器中的少量液体进行传热。从容器中伸出的歧管具有流体入口连接器和流体出口连接器。该冷却元件包括外夹套和内流分流器，该分流器从歧管延伸至外夹套的封闭远端。该分流器具有中心通孔，一个或多个外螺旋凹槽，它们接触的夹套内壁且限定一个或多个螺旋流体通道的长度为分流器的长度。该方法包括将冷却液流入到流入口连接器，冷却液向下通过中央通孔随后向上通过螺旋流体通道到达出口连接器。流动方向可以逆转，使得入口变为出口。外夹套和分流器理想地由聚合物形成，有时候是透明的，具有高传热系数；其可能大于0.50W/mK@23C甚至大于0.90W/mK@23C。
[0005]此文公开的装置的第一实施例包括用于加热或冷却工艺容器中的流体的流体工艺热交换杆。第一实施例具有沿轴线延伸的细长聚合物外夹套，其限定封闭的远端和开放的近端，内腔，限定在外夹套内。歧管连接到外夹套的近端，并具有两个连接器，提供与内腔的流体互通；第一连接器通过歧管从中心线偏移，第二连接器沿中心线定位并与外夹套轴对齐。细长的聚合物分流器定位在内腔里。该分流器从歧管延伸至与封闭的远端间隔的点，使得在分流器和封闭的远端之间的内腔中形成远端空间。该分流器具有中心内孔，延伸分流器的长度，并与第二连接器保持流体连通，以流动地连接第二连接器和远端空间。分流区还具有由至少一个螺旋凹槽限定的外表面，延伸分流器的长度，且具有外径，其近似等于外夹套的内径以便与其接触。至少一个螺旋凹槽限定至少一个从外夹套内径向内间隔的螺旋槽，该螺旋槽在分流器和外夹套之间形成至少一个螺旋流体通道，流动地连接第一连接器和远端空间。热交换杆配置为使得流入第二连接器的流体向远端通过内孔到达远端空间，并从远端空间通过至少一个螺旋流体通道向近端返回到第一连接器，流入第一连接器的流体向远端通过至少一个螺旋流体通道到达远端空间，并从远端空间通过内孔向近端返回第二连接器。因此，流过热交换杆的流体适用于加热或冷却工艺容器内的流体。此外，在分流
器中可以形成两个平行的螺旋凹槽，它们定义了两个平行的螺旋槽。细长的夹套可以是线性的和管状的，闭合的远端是半球形的。
[0006]本文公开的装置的第二实施例包括基本上相同的流体工艺热交换杆，用于在上述工艺容器中加热或冷却流体。然而，分流器的外表面不是具有由至少一个螺旋凹槽定义，而是由延伸分流器长度的肋条定义，其外径近似等于外夹套的内径以便与其接触。肋条在分流器和外夹套之间定义了至少一个流体通道，其流动连接第一连接器和远端空间，并且热交换流体流过至少一个流体通道。
[0007]在此描述的任何实施方案中，外夹套和分流器可以是具有至少0.50W/mK@23C或至少0.90W/mK@23C传热系数的聚合物的注塑成型。聚合物可以是透明的，并且可以是聚丙烯基树脂。
[0008]在此描述的任何实施方式中，该装置还可以包括适于容纳流体的工艺容器，该工艺容器具有上壁，其中热交换杆安装在工艺容器的上壁上，使得外夹套的封闭远端向下延伸至工艺容器主要部分的底端，以便浸没在工艺容器内的流体中。工艺容器可以是烧瓶，其具有较大的主要部分和形成上壁的向上倾斜的肩部区域，热交换杆通过上壁上形成的孔安装，使得外夹套的封闭远端向下延伸到工艺容器的主要部分的底端。
附图说明
[0009]图1是示范性工艺冷却杆的透视图；
[0010]图2示出了工艺冷却杆的纵向截面图；
[0011]图3是工艺冷却杆的分解图；
[0012]图4示出了具有示范性工艺冷却杆的工艺容器，该冷却杆通过其上壁安装，带有密封套；
[0013]图5是工艺容器上壁的放大图，示出了工艺冷却杆的可替换安装布置，图6是通过其的垂直剖面图；
[0014]图7是工艺容器上壁的放大图，示出了用于工艺冷却杆的三夹安装组件，图8是通过其的分解垂直剖面图；
[0015]图9是工艺容器上壁的放大图，示出了用于工艺冷却杆的螺纹安装布置，以及图10是通过其的垂直剖视图；和
[0016]图11是具有内部混合器的示例性烧瓶的剖面图，其叶片被记录以围绕其较低的底部旋转并示出在其中放置的示例性工艺冷却杆。
具体实施方式
[0017]描述了一种杆状的工艺冷却元件，可以插入生物反应器或其他反应器容器中以调节温度。冷却杆的主要应用是降低介质的温度，但应该理解，冷却杆的有益属性也适用于提高工艺介质的温度，因此，更广泛地说，公开了热交换元件或杆。此外，冷却元件优选形状为细长的线性杆，但可以适应为其他形状，例如弯曲的杆或反映其所用容器形状的不规则形状。此外，工艺冷却杆的尺寸可以根据所需的冷却能力而变化，尽管示例应用中显示了单个冷却杆，但可以使用多个冷却杆。最后，描述了冷却杆的优选材料，但除非明确要求，否则不应被视为限制。
[0018]对于工艺热交换元件特别有用的应用是在填充步骤中加热并因此稀释液体，例如制造的药物。也就是说，热交换元件可以放置在靠近下降到含有液体药物的工艺容器中的填充针附近。紧邻填充针的液体的有效加热使液体变薄，从而便于从容器中抽出。另一个应用是在各种介质的超滤过程中。生物反应器中使用的某些过滤器倾向于积聚截留物，并通过流过其中的流体阻力增加而升温。加热可能会损坏有价值的介质，并将热交换元件放置在流体中。
[0019]图1是示例性工艺冷却杆20的透视图，图2示出了纵向截面中的示例性工艺冷却杆。在示例性实施例中，冷却杆20包括具有封闭端24的空心外壳或夹套22和固定在与封闭端相对的外壳开口端的轮毂或歧管26。歧管26为第一连接器28和第二连接器30提供安装和内部通道。外夹套22可以是管状的和线性的，限定纵轴，其具有封闭端24，封闭端由半球形罩形成。歧管26具有一般的圆柱形结构并且密封地附着在夹套22的开口端的外侧周围，如图2的一段所示。粘合剂或热粘合可用于连接零件。第一连接器28从歧管26径向伸出，而第二连接器30沿纵轴轴向伸出并居中。两个连接器28、30可以形成为常规的倒钩软管。
[0020]参考图3的分解图，细长的分流器32紧密地贴合在管状夹套22的内壁34内，并且基本上在其整个长度上延伸。分流器32限定了螺旋肋条或凹槽36，其具有与内壁34直径大致相同的平坦外侧尺寸。螺旋凹槽3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括用于加热或冷却工艺容器中的流体的流体工艺热交换杆，包括：一细长聚合物外夹套，沿限定封闭远端和开放近端的轴延伸，一内腔，限定在外夹套内；一歧管，连接到外夹套的近端，该歧管具有两个连接器，提供与内腔的流体连通，一第一连接器，其通过歧管从中心线偏移，和一第二连接器，其沿中心线定位并与外夹套轴对齐；和一细长聚合物分流器，位于内腔内，该分流器从歧管延伸到与封闭的远端间隔的点，使得在分流器和封闭的远端之间的内腔中形成远端空间，所述分流器具有中心内孔，其在分流器的长度上延伸，并与第二连接器保持流体连通，以流动地连接第二连接器和远端空间，分流器还具有由至少一个螺旋凹槽定义的外表面，该螺旋凹槽在分流器的长度上延伸，并且具有一外径，其近似等于外夹套的内径以便与其接触，至少一个螺旋凹槽，其定义至少一个从外夹套内径向内间隔的螺旋槽，该螺旋槽在分流器和流体连接第一连接器和远端空间的外夹套之间形成至少一个螺旋流体通道，其中，热交换杆被配置成使得流入第二连接器的流体向远端通过内孔到达远端空间，并从远端空间通过至少一个螺旋流体通道向近端返回第一连接器，并且流入第一连接器的流体向远端通过至少一个螺旋流体通道到达远端空间，并从远端空间通过内孔向近端返回第二连接器，流体流过热交换杆，因此其适应于加热或冷却工艺容器内的流体。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少所述外夹套和所述分流器由传热系数至少为0.50W/mK@23C的聚合物注塑而成。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，至少所述外夹套和所述分流器由传热系数至少为0.90W/mK@23C的聚合物注塑而成。4.根据权利要求2
‑
3中任一项所述的装置，其特征在于，所述聚合物是透明的。5.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯，
申请(专利权)人：萨尼舒尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：