Der kryogene Speicherdewar ist eine der allerersten kryogenen Anwendungen. Dieser praktische Lagerbehälter ist typisch für nahezu alle kryogenen Industrien und wird für die Lagerung, den Transport und die Anwendung kryogener Flüssigkeiten verwendet.
In diesem Blog befassen wir uns mit der Funktionsweise und der Anwendung des kryogenen Speicherdewars. Wir erklären, wie ein Dewar funktioniert, welche Arten von Dewars es gibt und warum viele kryogene Infrastrukturen einen Dewar enthalten.
Was ist ein kryogener Speicherdewar?
Wie wir in unserem letzten Blog über kryogene Anwendungen beschrieben haben, wird der Dewar bereits seit über einem Jahrhundert verwendet. Bereits 1892, nicht lange nachdem die ersten Gase verflüssigt wurden, entwickelte James Dewar diesen populären Behälter, um kryogene Flüssigkeiten wie flüssigen Stickstoff und flüssiges Helium sicher zu lagern.
Ein kryogener Speicherdewar ist, einfach ausgedrückt, ein hoch isolierter Behälter, der speziell für die Lagerung von Materialien bei extrem niedrigen Temperaturen konzipiert ist.
Zur Isolierung eines Dewars wird häufig Hochvakuum verwendet. Die Vakuumisolierung wird erreicht, indem die gesamte Luft zwischen der Doppelwand, die den gesamten Dewar umschließt, abgepumpt wird. Durch das Vakuum wird die Bewegung der Moleküle gestoppt, was eine Wärmeübertragung unmöglich macht.
Verschiedene Arten von kryogenen Lagerbehältern
Es gibt verschiedene Arten von Dewars. Theoretisch kann ein Dewar in fast jeder Form hergestellt werden, aber die drei folgenden Typen sind vielleicht die bekanntesten:
Flaschenförmige Dewars (Vakuumkolben)
Erstens, flaschenförmige Dewars. Diese vakuumisolierten Behälter werden für die Lagerung kryogener Flüssigkeiten und kryogener Proben verwendet. Bei diesem Typ wird der Schraubverschluss geöffnet, und die Probe wird zur Kryokonservierung in den Dewar gelegt. Wir werden später in diesem Blog noch einmal ausführlich darauf zurückkommen.
Dewars mit einer weiten Öffnung (Open Top)
Zweitens: Dewars mit einer großen Öffnung an der Oberseite. Dieses Design ist ideal für Anwendungen, die mit einem flaschenförmigen Dewar nicht durchgeführt werden können. Beispiele hierfür sind das Einbetten von kleinen Gefäßen oder das schnelle Einfrieren von Gewebe.
Ein Dewar mit vollständig offenem Deckel. Dieser Dewar wird bei einer Demaco Füllstation mit flüssigem Stickstoff gefüllt
Selbstdruck-Dewar.
Neben den oben genannten relativ einfachen Dewars gibt es auch anspruchsvollere Varianten. Eine davon ist der selbstdruckerzeugende Dewar.
Wenn ein Dewar an eine Anwendung angeschlossen wird, kann es wichtig sein, dass die kryogene Flüssigkeit die Anwendung mit einem bestimmten Druck erreicht. Vor allem in Laboratorien kann dies äußerst wichtig sein.
Wenn ein höherer Druck erforderlich ist als die Produktionskapazität eines Standard-Dewars, wird ein selbstdruckerzeugender Dewar verwendet. Dieser besondere Dewar enthält ein spezielles Ventil, durch das die kryogene Flüssigkeit durch eine Siedespirale fließt. Dadurch erhöht sich der Druck im Dewar, so dass das Flüssiggas mit ausreichendem Druck aus dem Dewar gepresst wird.
Quelle: https://www.biomether.com/sale-30758935-biomedical-cryogenic-self-pressurized-filling-liquid-nitrogen-solutions-ln2-dewar-tank.html
Verschiedene Materialien
Kryogene Lagerbehälter gibt es nicht nur in verschiedenen Formen und Größen, sondern auch aus unterschiedlichen Materialien. Das Äußere eines Dewars besteht häufig aus rostfreiem Stahl, aber die beiden Wände der Vakuumisolierung können entweder aus Glas oder aus rostfreiem Stahl bestehen.
Es gibt auch Dewars aus ganz anderen Materialien, zum Beispiel aus Schaumstoff. Diese relativ kleinen Dewars sind leichter und billiger und können zum Beispiel zur schnellen Kühlung von Proben verwendet werden. Für die Langzeitlagerung ist allerdings ein Dewar mit Vakuumisolierung effizienter. Schließlich bietet die Vakuumisolierung von allen verfügbaren Isolatoren den höchsten Isolationsgrad.
Anwendung von kryogenen Speicherdewars
In den vorangegangenen Abschnitten haben wir die Bedeutung kryogener Speicherdewars für die Lagerung biologischer Proben hervorgehoben. Dies ist jedoch nicht die einzige Anwendung des Dewars.
Bei unseren Kunden sehen wir regelmäßig die folgenden drei Anwendungen für einen Dewar:
Vorläufiger Lagertank für neue Standorte
Die meisten Anwender von kryogenen Flüssigkeiten haben einen großen Lagertank vor Ort. Dieser Tank wird von einem Gaslieferanten aufgestellt und ist über vakuumisolierte Rohrleitungen beispielsweise mit einem Gefriergerät, einer Stickstoff-Füllstation, einem Gefriertrockner oder anderen kryogenen Anwendungen verbunden.
Dewars werden jedoch in der Regel vorübergehend eingesetzt, wenn die Anwendung an einem Ort stattfindet, an dem noch kein fester Lagertank installiert ist. Diese sind zwar oft kleiner als normale Lagertanks, ermöglichen aber eine sichere Lagerung von Flüssiggasen auf dem Gelände.
Mit flexiblen vakuumisolierten Transferleitungen und einfach zu installierenden Johnston-Kupplungen kann eine Anwendung beispielsweise vorübergehend an einen Dewar angeschlossen werden, bis der endgültige Tank und die dazugehörige Infrastruktur installiert sind.
Transport in einen anderen Raum oder eine andere Abteilung
Selbst wenn ein Standort mit einem festen Lagertank ausgestattet ist, kann es erforderlich sein, kleine Mengen kryogener Flüssigkeit aus diesem Tank zu einer Abteilung oder einem Arbeitsplatz zu transportieren. Dies ist eine weitere Anwendung, für die kryogene Speicherdewar verwendet werden.
Viele Krankenhäuser und Laboratorien verwenden kleine Dewars (mit oder ohne Räder), die sich leicht im Gebäude bewegen lassen. Die Mitarbeiter transportieren kleine Mengen Flüssiggas aus dem zentralen Lagertank oder einer Abfüllanlage in einem Dewar zu ihren Arbeitsplätzen.
Ein mobiler Dewar wird an einem zentralen Lagertank außerhalb eines Gebäudes befüllt.
Quelle: Wikipedia.
Kryokonservierung
Schließlich noch eine Anwendung, die wir bereits erwähnt haben: die Kryokonservierung. Die Kryokonservierung ist eine in der medizinischen und pharmazeutischen Industrie weit verbreitete Methode, bei der biologisches Material oder chemische Komponenten mit Hilfe kryogener Flüssigkeiten konserviert werden. In den meisten Fällen wird flüssiger Stickstoff (-196 °C) als Kühlmittel verwendet; dies hängt jedoch von dem zu kühlenden Material ab.
Die Kryokonservierung findet in speziellen Räumen statt, die Biobanken genannt werden. Diese Räume sind voll mit Dewars, in denen das zu konservierende Material über lange Zeiträume gelagert wird. Einige Beispiele für Materialien, die durch Kryokonservierung erhalten werden, sind Blutzellen, Stammzellen, Eizellen, Embryonen, pflanzliches Keimplasma und Medikamente.
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