DE1020960B

DE1020960B - Vorrichtung zur Trennung von Gasen verschiedener Molekulargewichte durch Diffusion in engen Kanälen

Info

Publication number: DE1020960B
Application number: DENDAT1020960D
Authority: DE
Inventors: Mannheim Dipl.-Ing. Hans Jürgen von Oertzen
Original assignee: Brown, Boveri S. Cie. Aktiengesellschaft, Mannheim-Käfertal
Priority date: 1956-03-02
Publication date: 1957-12-19
Also published as: FR1173992A

Description

DEUTSCHES

Bekanntlich ist bei Gasen derselben absoluten Temperatur die mittlere kinetische Energie der Moleküle, d.h. das halbe Produkt aus Teilchenmasse und Quadrat der mittleren Teilchengeschwindigkeit, einander gleich, so daß die Teilchen geringerer Masse oder geringeren Molekulargewichtes eine höhere mittlere Geschwindigkeit haben als Teilchen der größeren Masse bzw. des größeren Molekulargewichtes. Es ist auch bekannt, daß deshalb durch Öffnungen, Spalte oder Kanäle engen, d. h. im Verhältnis zur freien Weglänge geringen Querschnitts Moleküle mit niedrigerer Masse schneller hindurchfliegen oder wandern als solche größeren Gewichtes. Dieser Vorgang spielt eine Rolle bei Diffusionserscheinungen der Trennung von Gasen durch solche Öffnungen, wie porösen Membranen oder Diaphragmen. ~"
""Gegenstand dei Erfindung ist eine Anordnung, die Durch tr ittsöffnungen mit nicht nur genau festgelegtem, sondern auch koritrollie_rhar__veränderlichem Querschnitt aufweist.

Die "Anordnung besteht im wesentlichen aus zwei ineinandergeschobenen Körpern, insbesondere Dreh- oder Rundkörpern, wie Rohr und Rundstab oder Rohr und Rohr, mit engem gegenseitigem Paßsitz, wobei das Material des innenliegenden Körpers einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das des ihn einschließenden Körpers. Diese Körper sind so in Ein fach- oder Mehrfachausführung als Trennwand zwischen Gefäßen angeordnet, daß der zwischen ihnen bestehende Riιigspalt eine Diffusionsoftnung für Gase von einem Gefäß ins andere darstellt.

Folgende besondere Vorteile einer solchen Anordnung können angeführt werden:

Ein genügend enger und oberflächenglatter Spaltzwischenraum, zwischen Bohrung und Kern kann technisch mit verhältnismäßig einfachen Mitteln von vornherein in engen Grenzen maßhaltig erstellt werden.

Die Anordnung ist mechanisch robust und kann leicht aus Material erstellt werden, das chemisch widerstandsfähig gegen gegebenenfalls aggressive Gasarten ist.

Die Spaltweite ist nachträglich durch Erwärmung des Außen rohre* und/oder Kerns auf entsprechende Temperaturgrade im Sinne günstiger Wirkung Steuer- oder regelbar, insbesondere kann dies in einfacher Weise durch elektrische Beheizung, z. B. durch an- oder eingelagerte Heizspiralen unmittelbar oder durch Umspülung mit elektrisch oder auf andere Weise beheizter Flüssigkeit oder erwärmtem Gas mittelbar erfolgen.

Durch die Temperaturerhöhung der Trennwand ist eine erhöhte T renn wirkung beim Diffusionsvorgang zu erwarten.

Solche Einzelvorrichtungen können je nach Bedarf Vorrichtung zur Trennung von Gasen
verschiedener Molekulargewichte
durch Diffusion in engen K^an älen_

Anmelder:

Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft, Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22

Dipl.-Ing. Hans Jürgen von Oertzen, Mannheim,
ist als Erfinder genannt worden

verhältnismäßig einfach und wenig kostspielig zu Batterien in Parallel- oder Serienschaltung vereinigt werden.

Die Anordnung kann nach Wunsch dahin als_Vcntil ausgebaut werden, daß bei entsprechenden Temperaturgraden ein gänzlich gasdichter Abschluß der Gefäße gegeneinander bzw. ein nur sehr geringer Durchlaß der (aase erfolgt. Insbesondere kann solches bei normaler Umgebungstemperatur geschehen, wenn der Kern gegenüber der Bohrung hei normaler Temperatur etwas Übermaß hat und unterkühlt in die Bohrung eingeschoben wird.

Es sei ergänzend angeführt, daß eine einstellbare Veränderung der Diffusionsspaltc zwischen zylindrischer Bohrung und Kern auch noch auf andere Weise, wenn auch nicht ganz so einfach, erzielbar ist, ■/.. B. mechanisch durch Druckflüssigkeit, die aufs Innere des Kerns oder auf die Wandung des Außenrohres wirkt.

Ausführungsheispiele der Erfindung sind schema tisch in der Zeichnung dargestellt.

Nach den Fig. 1 und 2 ist ein äußeres Rohr 1 mit einem kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten über ein inneres Rohr 2 mit größere« Ausdchnungskoeffi-

zienten geschoben. Die Fig. i zeig-tjjdie Anordnung bei Normaltemperatur, die Fig. 'i' ÄacBl Erwärmung des Innen roh res. :-■·** (J

Die Fig. 3 und 4 zeigen djj
dem einzigen Unterschied, (la

Vollstab 3 ausgebildet ist.

Die Fig. 5 /.eigt eine Difrusionszelle nach der Erfindung, bei der ein äußeres Rohr 1 gleichzeitig eine Vor- und eine Nachkammer 4 bzw. 5 bildet, die durch den eingesetzten Stab 3 voneinander getrennt sind.

Anordnung mit der innere Teil als

709 810/298

Die Fig. 6 stellt die Zusammenfassung mehrerer derartiger Diffusjonselemente im Schnitt und in Ansicht dar. die z. B. in einer Trennwand 6, 7 parallel geschaltet und angeordnet sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Trennung von Gasen verschiedener Molekulargewichte durch Diffusion in engen Kanälen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kanäle durch Ringspalte zwischen einer vorzugsweise zylindrischen Bohrung und einem darin liegenden entsprechend gestalteten Kern gebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Spaltbreite zwischen Bohrung und Kern durch physikalische Mittel, vorzugsweise durch Erwärmung, einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bohrungen tragende Material einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das Kernmaterial.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bohrung tragende Teil ein Rohr ist, in welches ein zweites, in .seiner Bohrung abgedichtetes Rohr oder ein Vollstab geschoben ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Diffusionsöffnungen verbundenen Gefäße aus einem einzigen Rohr gebildet werden, in welches ein gegenüber der Rohrlänge verkürzter Kern gelegt ist (Fig. 5).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche J bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von derartigen Einzelelementen nach Bedarf in beliebiger Kombination parallel oder/und in Reihe geschaltet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrung und/ oder Kernmaterial geheizt oder gekühlt., insbesondere steuerbar oder regelbar geheizt oder gekühlt werden können.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche .1 bis 7, insbesondere Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Umspülungskanäle vorgesehen sind, in welchen eine Heiz- oder Kühlflüssigkeit oder Gas Hießt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Widerstandsheizung vorgesehen ist, welche entweder unmittelbar oder mittelbar über die Heizflüssigkeit oder das Heizgas die Vorrichtung regelbar erwärmt.

10. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreitc durch mechanische Wirkung, z. B. Flüssigkeitsüberdruck im Kern oder Außendruck auf die Bohrung, einstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen