CH432666A - Verfahren und Vorrichtung zum Formen kugelförmiger Partikel - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zum Formen kugelförmiger Partikel
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen kugelförmiger Partikel.



   Es wurde schon vorgeschlagen, Partikel durch Vibration in zwei horizontalen Richtungen in einer ovalen Schüssel kugelförmig zu machen, indem die Partikel gezwungen werden, mit einer komplexen rollenden Bewegung im Kontakt mit der Oberfläche der Schüssel zu kreisen.



   Kugelförmige Partikel aus Kernbrennstoff werden für einige Herstellungsverfahren von   Kernbrennstoff-Elemen-    ten benötigt. Diese Partikel werden durch Mischen eines Pulvers aus   einem    Kernbrennstoff, beispielsweise aus einem Oxyd, Karbid sowie Uranium- oder Plutonium Nitrid, mit genügend Bindemittel geformt, um einen krümelnden Teig zu bilden, und dann erfolgt das Rollen dieses Teiges zu Bällen, die danach gesintert werden. Die vorliegende Erfindung wurde insbesondere im Hinblick auf diese Anwendung entwickelt.



   Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Partikel in einen endlosen Kanal mit bogenförmigem Querschnitt in der Umfangswand eines Rotors eingebracht werden, und dass der Rotor um eine wenigstens annähernd horizontale Achse gedreht wird und gleichzeitig dem Kanal eine oszillierende Bewegung in der Längsrichtung der Drehachse erteilt wird.



   Es ist erkenntlich, dass die Partikel entlang der Umfangswand des Rotors rollen und an dem bogenförmigen Querschnitt des Kanals auch von der Umfangsrichtung abweichende Bewegungen macht Auf diese Weise gelingt es, die Partikel kugelförmig zu machen.



   Die Erfindung ist insbesondere zum Formen kugeliger Partikel aus einem teigigen Material geeignet, das unter leichtem Druck zu Bällen gerollt werden kann, jedoch werden selbst mit einem solchen Material bessere Resultate erzielt, wenn die innere Oberfläche der Kanalwand abrasiv gemacht wird.



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor mit einer wenigstens annähernd horizontalen Drehachse eine als endloser Kanal mit bogenförmigem Quer  schnill    ausgebildete Umfangswand aufweist, und dass der Kanal in gleichbleibendem Abstand um die Drehachse, aber nicht in einer zu dieser rechtwinkligen Ebene verläuft.



   Der Rotor ist vorzugsweise aus einem verschleissfesten Blattmaterial hergestellt, das zu einem runden Topf geformt ist, dessen Umfangswand die Form eines zurückgewendeten Flansches aufweist und so den Kanal zum Aufnehmen der Partikel bildet.



   Ein Beispiel des Verfahrens und der Vorrichtung gemäss der Erfindung wird nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.



   Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung mit Blick in den endlosen Kanal im Umfangsrand des Rotors;
Fig. 2 stellt die gleiche Vorrichtung in perspektivischer Ansicht von einer entgegengesetzten Seite dar.



   Für die Zubereitung von Partikeln aus Kernbrennstoff wird durch Mischen eines Pulvers aus spaltbarem Material, z.B. Uranium-Oxyd, mit einem Bindemittel, wie zum Beispiel Furfuryl-Alkohol, ein krümelnder Teig gebildet. Ein geeignetes Mischungsverhältnis ergeben 10 Millimiter des Furfuryl-Alkohols auf 100 Gramm des Pulvers.



   Der Teig wird in Teilchen zerkrümelt, die gesiebt werden, um solche Partikel zu erhalten, die eine Grösse von ungefähr 300 Mikron aufweisen, wobei alle anderen Grössen zurückgeführt werden, d.h. zu einem Klumpen vereinigt werden, der dann wiederum zerkrümelt wird.



   Eine Anzahl von Partikeln 10 mit richtiger Grösse wird in einen Kanal zum Aufnehmen der Partikel gegeben, der durch eine einwärts umgebogene Umfangswand 11 eines Rotors 12 gebildet ist. Dieser Kanal erstreckt sich endlos längs des Umfanges des Rotors, der tatsächlich als ein Rotationskörper mit einer Symmetrieachse 13 ausgebildet ist. Die innere Oberfläche des im Querschnitt bogenförmigen Kanals kann gerauht sein, indem sie mit einer Schicht aus abrasivem Material ausgekleidet ist.



   Der Rotor 12 ist mittels einer horizontalen Welle 14 um deren Achse drehbar angeordnet, die um einen kleinen Winkel zur Symmetrieachse 13 versetzt ist, jedoch die   Achse 13 in der Nähe des geometrischen Zentrums 15 des Rotors schneidet.



   Der Kanal hat bezüglich der Achse 13 einen Krümmungsradius von beispielsweise etwa 15 cm und im Querschnitt einen Krümmungsradius von etwa 4 cm.



   Dieser Rotor 12 wird um die Achse der Welle 14 etwa fünf Minuten lang gedreht. Während dieser Zeit werden die Partikel 10 durch die Reibung zwischen der inneren Oberfläche und den Partikeln laufend in Stellungen gebracht, von denen sie unter dem Einfluss der Schwerkraft gegen den jeweils unten liegenden Teil des Rotors zurückrollen. Dies gibt teils Anlass zu einer Schwingung der Partikel in Umfangsrichtung des Rotors.



  Weil die Welle 14 um einen Winkel zur Symmetrieachse 13 des Rotors versetzt ist, führt der Rotor 12 bei seiner Drehung eine Taumelbewegung aus, weshalb der Kanal nicht in einer zur Welle 14 rechtwinkligen Ebene umläuft, sondern jedem Teil des Kanals während eines Umlaufes auch eine oszillierende Bewegung parallel zur Längsrichtung der Drehachse 14 erteilt wird. Das bewirkt ein Vibrieren der Partikel in etwa axialer Richtung des Rotors. Ein einstellbares und feststellbares Universalgelenk 16 im Zentrum 15 verbindet den Rotor 12 mit der Welle 14 und ermöglicht, das Ausmass der axialen Vibration nach Bedarf einzustellen.



   Die Drehgeschwindigkeit wird so gewählt, dass die Partikel 10 nicht in Stellungen oberhalb der Welle 14 getragen werden, oder es sind Einrichtungen vorgesehen, um Beschädigungen der Partikel zu verhindern, falls sie von der Wand des Rotors fallen, wenn der Rotor verlangsamt wird. Überdies wird die Vibration durch die angemessene Wahl der Winkelversetzung der   Symmetrie-    achse 13 des Rotors zur Welle 14 verhältnismässig sanft gemacht, so dass die Partikel nicht von der inneren Oberfläche des Kanales hochspringen.



   Nach diesen fünf Minuten Drehung werden die Partikel wiederum gesiebt und dann die richtig befundenen Partikel von etwa 300 Mikron Durchmesser gesintert.



  Die anderen Partikel werden wieder in den Zyklus zugeführt.



   Gewünschtenfalls kann pulverförmiger Graphit in die teigige Masse mit dem Brennstoff-Pulver zugemischt oder in den Kanal mit den Partikeln 10 eingegeben werden; dabei wird der Graphit in dem Furfuryl-Alkohol dispersiert und durch nachfolgende Erwärmung ergibt sich ein zu pyrolytischem Kohlenstoff gebundener Graphit-Überzug, der später mit noch mehr pyrolytischem Kohlenstoff überzogen werden kann.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE L Verfahren zum Formen kugelförmiger Partikel, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (10) in einen endlosen Kanal mit bogenförmigem Querschnitt in der Umfangswand (11) eines Rotors (12) eingebracht werden, und dass der Rotor um eine wenigstens annähernd horizontale Achse (14) gebracht wird und gleichzeitig dem Kanal eine oszillierende Bewegung in der Längsrichtung der Drehachse (14) erteilt wird.

   II. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (12) mit einer wenigstens annähernd horizontalen Drehachse (14) eine als endloser Kanal mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildete Umfangswand (11) aufweist, und dass der Kanal in gleichbleibendem Abstand um die Drehachse (14), aber nicht in einer zu dieser rechtwinkligen Ebene verläuft.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (10) aus einem teigigen Material geformt werden, das unter einem leichten Druck zu Bällen gerollt werden kann.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) ein Rotationskörper ist, dessen Symmetrieachse (13) in bezug auf die Drehachse (14) um einen Winkel versetzt ist.

   3. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotor (12) und der Drehachse (14) eine einstellbare und feststellbare Gelenkverbindung (16) eingeschaltet ist, so dass dieWinkelver- setzung der Symmetrieachse (13) des Rotors (12) in bezug auf die Drehachse (14), um die er sich dreht, verän derbar ist.

   4. Vorrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Geleakverbindung durch ein Universalgelenk (16) gebildet ist, das sich wenigstens an nähernd im Zentrum (15) des Rotors (12) befindet.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch II oder einem der Unteransprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal eine abrasive innere Oberfläche aufweist.