Конструкция и принципы работы охлаждающих модулей современных рефрижераторных лабораторных центрифуг

Лабораторные центрифуги с функцией охлаждения используются для работы с образцами, теряющими свои свойства при повышении температуры выше определенных значений или ее значительных колебаниях, а также приобретающих новые качества при понижении t°.

Такие приборы оснащаются рефрижераторными системами с различной конструкцией, от которых зависят их функциональные возможности, особенности эксплуатации и технического обслуживания, долговечность и расход электроэнергии.

Основные отличия охлаждающих модулей лабораторных центрифуг нового поколения

В процессе эволюции лабораторные центрифуги с встроенной системой охлаждения претерпели массу изменений.

Прежде всего, это коснулось хладагентов. Сегодня в охлаждающих контурах циркулирует более безопасная в экологическом отношении гидрофторуглеродная форма фреона R22, не содержащий хлора хладагент R134a, не разрушающий озоновый слой R410a и др.

Центрифугирование при пониженных температурах применяется для выделения из замороженной плазмы крови фибриногена, фибронектина и некоторых других белков

Современные бесфреоновые компрессоры не только удовлетворяют требованиям экологической безопасности, но и гораздо более экономно расходуют электроэнергию по сравнению с системами охлаждения центрифуг старого типа. Кроме того, качественные холодильные агрегаты нового поколения работают практически бесшумно. Параллельно с уменьшением уровня энергозатрат, неблагоприятного влияния на окружающую среду и здоровье сотрудников лаборатории, конструкторам пришлось решать и другие, более специфические задачи.

В рефрижераторных центрифугах Centurion Scientific охлаждающий модуль находится с тыльной стороны

Прежде всего, необходимо было добиться максимальной точности при установке значений температуры и поддержании их на нужном уровне – в противном случае нарушалась технология обработки материалов, что приводило к их порче и получению низкокачественных продуктов, снижало достоверность результатов последующего анализа. Для решения этой задачи были разработаны системы, оснащаемые высокочувствительными термодатчиками, а также интеллектуальной электроникой и автоматикой для автоматической коррекции параметров. Вместе с разработкой специальных технологий это позволило исключить риск перегрева или замораживания центрифугируемого материала и существенно снизить колебания t°.

Периодическое отключение компрессоров – способ регулировки t° в центрифужной камере, имеющий свои недостатки

В абсолютном большинстве охлаждаемых центрифуг компрессоры работают под управлением автоматических систем, выключающих агрегат при понижении температуры ниже предельно допустимой нормы и включающих его при ее повышении.

В наиболее перспективных моделях такой принцип работы позволяет свести разбежку температурных значений до 1°C. Это приемлемо для решения большинства стандартных задач, но в некоторых случаев даже такие незначительные колебания способны приводить к изменению характеристик термолабильного субстрата, который, образно говоря, постоянно попадает «то под холодный, то под горячий душ».

Кроме того, это приводит к быстрому выходу из строя двигателя агрегата даже при условии использования специальной защиты.

Гарантированные значения температуры при работе на максимальных скоростях

В камере центрифуги с охлаждением Sigma 1-16K при работе на скорости 15000 об/мин гарантированная температура +4°C

Данный показатель важен ничуть не менее чем диапазон рабочих температур. В большинстве современных приборов конструкторам удалось найти возможность поддерживать температуру в центрифужной камере при максимальной скорости на уровне +4°C. Внедрение новых технологий позволяет еще более уменьшить это значение, существенно расширяя функциональность аппарата.

Преимущества системы охлаждения в настольных центрифугах Centurion Scientific

При создании охлаждаемых моделей разработчики британской компании поставили перед собой цель:

• снизить до минимума гарантированный уровень поддерживаемой температуры внутри роторов при их полной загрузке и вращении на максимальных скоростях;
• повысить точность и стабильность заданных температурных параметров в процессе центрифугирования образцов, уменьшить время охлаждения;
• обеспечить максимально комфортный режим эксплуатации прибора;
• свести к минимуму расход энергоресурсов.

Все вышеперечисленные задачи были успешно решены. Комплектация последних моделей новейшими бесфреоновыми компрессорами с рекордно низким потреблением электроэнергии позволило в разы снизить ее расход.

Оснащение системы магнитным клапаном и ПИД-контроллером, а также создание эксклюзивной запатентованной технологии, основанной на их согласованном взаимодействии, дало возможность кардинально изменить технологию охлаждения.

В таких охладительных системах отсутствует необходимость периодического отключения/включения компрессора. За счет этого обеспечивается максимально щадящий режим работы компрессора, что благотворно отражается на его сроке службы.

Разница в разбросе температур в охлаждаемых моделях Centurion и в конкурентных приборах

Этот принцип работы также дает возможность еще больше уменьшить расход электроэнергии. Благодаря применению вышеописанной технологии британским инженерам удалось добиться исключительной стабильности температурного режима центрифугирования – колебания t° в охлаждаемых центрифугах Centurion не превышает 0,3°C, тогда как в абсолютном большинстве приборов других марок этот показатель колеблется в пределах от 1°C до 3°C.

Выборочная сравнительная характеристика стабильности температурного режима в рефрижераторных центрифугах различных моделей на высоте нагрузки

Исследовательская центрифуга Centurion K241R

Стоит также добавить, что аналогичную однородность температуры на протяжении всего времени центрифугирования способны поддерживать не только модели Centurion исследовательского класса, но и аппараты, предназначенные для решения базовых аналитических или специальных задач, такие как, например, многоцелевая лабораторная центрифуга с охлаждением CR4000R или медицинская центрифуга PRO-Hospital HLR.

В рефрижераторных центрифугах этой марки также реализована технология гарантированной поддержки температуры на уровне +3°C при вращении полностью загруженного ротора со скоростью 15000 об/мин, то есть на градус меньше, чем у Sigma 1-16K и других конкурентных моделей.

К другим преимуществам стоит отнести:

• широкий диапазон рабочих температур (от -9°C до +40°C);
• наличие 10-ти предустановленных режимов ускорения и торможения, включая плавный старт и остановку для более качественного фракционирования и исключения риска перемешивания осадка и супернатанта.

Вернуться к списку