DE1213384B - Vorrichtung zur Gastrennung durch Diffusion - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOId

Deutsche KL: 12 e- 3/04

Nummer: 1213 384

Aktenzeichen: C16750IV c/12 e

Anmeldetag: 30. April 1958

Auslegetag: 31. März 1966

Der Durchsatz einer nach dem Diffusionsprinzip arbeitenden Gastrennanlage hängt unter anderem von dem Flächeninhalt der durchlässigen Wände und von der Druckdifferenz, welche beiderseits der durchlässigen Wände herrscht, ab. Um auch bei großen Durchsatzleistungen nicht zu übermäßigen Dimensionen zu kommen, muß der Flächeninhalt der durchlässigen Wände in der anzuwendenden Vorrichtung sehr groß gemacht werden. Man hat daher bei einem bekannten Gastrennapparat als Wände Rohre mit durchlässigen Wandungen verwendet und diese parallel in einem kreisförmigen Bündel angeordnet, wobei die Enden gasdicht in entsprechende Öffnungen von Rohrhalteplatten eingesetzt wurden. Der vor der einen Rohrhalteplatte liegende Raum bildete dabei den Verteilungsraum für das zu zerlegende, in das Rohrinnere eingeleitete Gasgemisch, die entstandene zylindrische oder hohlzylindrische Kammer, die die Rohre umgibt, den Sammelraum für die leichtere Komponente. Mehrere derartige Rohrbündel hat man konzentrisch in einen Druckkessel eingebaut, wobei die an die gewölbten Böden angrenzenden Räume als Sammelräume einer mehrstufigen Diffusionsapparatur dienen. Bei einer derartigen Anordnung der Rohre hängt die Durchsatzleistung von den Dimensionen und der Größe der Kammer ab.

Man hat bei einer Vorrichtung zur Reinigung eines Generatorgases parallele Rohre, deren Wandungen Teerbestandteile zurückhalten sollen, zwisehen zwei Platten eingespannt und diese Platten durch Zugstangen mit auf deren Endgewinde aufschraubbaren Muttern verbunden.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, möglichst raumsparend aus parallelen, mit durchlässigen Wänden versehenen Rohren, die mit ihren Enden gasdicht in die Bohrungen starrer Rohrhalteplatten eingebaut sind, eine Vorrichtung zur Gastrennung durch Diffusion aufzubauen und dabei dem Umstand Rechnung zu tragen, daß die Materialien, die für die Zwecke der Gastrennung durch Diffusion in Frage kommen, ziemlich stoßempfindlich sind. Auch muß berücksichtigt werden, daß die Rohre mit durchlässiger Wandung infolge der Temperaturschwankungen im Betrieb und den damit verbundenen thermischen Volumenänderungen gefährdet sind. Viele Diffusionsvorgänge spielen sich bei höheren Temperaturen ab und führen sowohl bei der Inbetriebnahme und beim zeitweisen Stillegen der Anlage als auch beim Wechsel der Betriebsweise zu Temperaturänderungen. Es ist auch erwünscht, die einzelnen Elemente einer solchen Vorrichtung bei Reparaturen Vorrichtung zur Gastrennung durch Diffusion

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dr. W. P. Radt, Patentanwalt, Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Als Erfinder benannt:
Yves Duriau, Neuilly-sur-Seine, Seine; Marcel Gadal, Sevres, Seine-et-Oise; Michel Pecqueur, Paris (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 3. Mai 1957

oder Störungen schnell auseinandernehmen und· wieder so zusammenfügen zu können, daß in einfacher Weise ein sicherer Abschluß der auf höherem oder niedrigem Druck befindlichen Räume gegen einander gewährleistet ist und die empfindlichen Rohre dabei keinen Schaden leiden.

Diesen verschiedenen Anforderungen wird man bei einer Vorrichtung zur Gastrennung durch Diffu sion, bei der man die bündelweise angeordneten parallelen, mit durchlässigen Wänden versehenen Rohre gasdicht in die Bohrungen zweier starrer Rohrhalte platten einsetzt und diese untereinander durch Zugstangen mit auf deren Endgewinde aufschraubbaien Muttern verbindet und die bündelweise angeordneten Rohre in einem gasdichten zylindrischen Be hälter derart unterbringt, daß der leichtere Gasbestandteil von einem an dem Behälter vorgesehenen Gaseingang nur unter Passieren der durchlässigen Rohrwände zu einem Gasausgang gelangen kann, erfindungsgemäß dadurch gerecht, daß man im gleichen zylindrischen Behälter zwei oder mehr Bündel von in axialer Richtung nachgiebig, z. B. unter Zwischenschaltung von Metallbälgen od. dgl., gela-t gerten Rohren axial hintereinander anordnet, wobei mit Endgewinde versehene Zugstangen die Rohr·- halteplatten sämtlicher daran aufgereihter Rohrbündel durchsetzen und der gegenseitige Abstand der zum gleichen Rohrbündel gehörenden Rohrhalteplatten durch Distanzstücke gewahrt wird, während

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Zentrierungslaschen zur Führung und Zentrierung Rand gegen dieselbe abgedichteten Ringplatte 13

der Rohrhalteplatten dienen. verspannt.

Dabei können die benachbarten Rohrhalteplatten Mit einem inneren randförmigen Ansatzstück legt

aufeinanderfolgender Rohrbündel so geformt sein, sich die Ringplatte 13 dichtend gegen die vordere

daß zwischen diesen unter Einfügung einer umlau- 5 Rohrhalteplatte des Bündels 2.

fsnden Dichtung untsr Hochdruck stehende über- Den vorderen Abschluß der Zylinderkammer 1

gangsräume zwischen den Rohrbündeln gebildet bilden die beiden herausnehmbaren Wände 16 und

werden. 17, die mit umlaufenden Dichtungen 18 und 19 ver-

Der Einbau von Metallbälgen zum Zwecke des sehen sind. In dem zwischen den Wänden 16 und 17

Ausgleichs von Temperaturschwankungen in gas- io verbleibenden Raum kann ein Stickstoffstrom als

führenden Rohrleitungen, die in ein Druckgefäß ein- Gassperre eingeleitet werden. Die Befestigung der

gebaut sind, ist an sich bekannt. Die Besonderheit Rohre 29 in den Rohrhalteplatten und die Abdich-

der Erfindung besteht unter anderem darin, daß die tang der Halteplatten aufeinanderfolgender Bündel

mit solchen nachgiebigen Mitteln versehenen Rohre ist im einzelnen in Fig. 2 näher dargestellt. Die

r:it durchlässigen Wänden zwischen Rohrhalteplatten 15 Rohrhalteplatten sind mit Endflanschen 25, 26 und

eingebaut sind, die zusammen mit Distanzstücken 27 versehen, welche — von dem betreffenden Aggre-

ein starres Gerüst bilden, in dem die gasdurchlässi- gat aus betrachtet — schräg nach außen abstehen,

gen Rohre geschützt gegen äußere Erschütterungen In den Flanschen befinden sich ringförmige Ausneh-

uatergebracht sind. mungen, welche zur Aufnahme der Dichtungsschnur

Solche starren Gerüste lassen sich leicht ein- und 20 28 dienen. Das Einsetzen der Rohre in die Rohrausbauen, ohne daß eine Beschädigung der gasdurch- halteplatten erfolgt mittels Muffen, welche in die lässigen Rohre durch Stöße zu befürchten ist. Es Bohrungen der Platten 'eingesetzt und aufgeweitet bedarf bei einem Lösen und Herausnehmen der Ein- werden. 30 ist eine starre Muffe, die Muffe 31 ist als bauten nur des Lösens der auf das Endgewinde der Metallbalg ausgebildet. Die Rohre 29 werden über Zugstangen aufgesetzten Muttern. Auch gestatten die 25 diese Muffen geschoben. Durch die Verwendung des Zentrierungslaschen ein sicheres Ein- und Ausfüh- Metallbalges ergibt sich eine Nachgiebigkeit des ren in den zylindrischen Behälter, ohne daß beson- Einbaues und ein Schutz der empfindlichen Rohre dere Führungsschienen an dessen Innenwandung er- gegen mechanische und thermische Beanspruchunforderlich sind oder etwa eine enge Toleranz für die gen. Bei der Verwendung der Rohre im Zusammen-Maße der Innenwandung eines solchen Behälters 30 hang mit verdichteten Gasen treten Schwingungen eingehalten zu werden braucht. durch das Arbeiten der Verdichter auf. Da die Dif-

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele von fusionsaggregate häufig unter höheren Temperaturen

Zylinderkammern, die mehrere Difiusionsaggregate arbeiten, z. B. solchen von 50 bis 100° C, ist auch

aufnehmen. Es zeigt mit Wärmedehnungen und Kontraktionen zu rech-

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Zylinder- 35 nen.

kammer; Durch das gasdichte Aneinandersetzen der Rohr-

F i g. 2 ist eine Schnittdarstellung in größerem bündel 2, 3, 4, 5 und 6 mittels der Dichtungen 28

Maßstabe der Befestigung eines Rohres an den bei- entstehen Hochdruckräume (der zwischen der Platte

den Rohrhalteplatten und der Flanschdichtung der 17 und der Ringplatte 13 liegende Einlaßraum A,

Endplatten aneinanderstoßender Aggregate; 40 das Innere der Diffusionsrohre 29, die zwischen zwei

¹ Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Zylin- aufeinanderfolgenden Flanschen, z. B. 26 und 27,

derkammer gemäß eines anderen Ausführungs- zwischen Rohrhalteplatten 7 und 8 liegenden Räumeß

beispiels, und und der zwischen der Endplatte 14 und dem Boden

F i g. 4 zeigt, wiederum in größerem Maßstab, in 15 des Zylinders liegende Auslaßraum C) und Nie-

tezner Schnittdarstellung die Befestigung der Rohre 45 derdruckräume D (Raum zwischen der Ringplatte 13

an den Endplatten und die Anordnung der Abstands- und der Endplatte 14 und außerhalb der Diffusions-

siücke. rohre 29 und der Räume A, B und C liegende Räume

In Fig. 1 ist mit 1 die Zylinderkammer bezeich- im Hohlzylinder 1).

net, In welcher fünf Rohrbündel 2, 3, 4, 5 und 6 Das zu zerlegende Gemisch tritt bei 20 in die untergebracht sind. Jedes Rohrbündel besteht aus 50 Hochdruckkammer ein. Das verarmte Gemisch tritt den beiden Rohrhalteplatten 7 und 8, die über bei 21 aus. Die abgetrennte Komponente tritt bei 22 ihren ganzen Querschnitt mit Bohrungen versehen aus der Niederdruckkammer D aus.
sind, in welche die Rohre 29 mit durchlässiger Wan- Eine zusätzliche Öffnung 23 gestattet die Entdung gasdicht eingesetzt sind. Mittels der Abstands- leerung des Apparates vor seiner Inbetriebnahme, stücke 9 werden die beiden Platten 7 und 8 verbun- 55 Diese Öffnung 23 ist während des Betriebes durch den. Zur Zentrierung des Aggregates befinden sich eine Platte 24 dicht verschlossen,
an beiden Platten 7 und 8 Stifte 10. Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Aus-Aus den einzelnen Rohrbündeln 2, 3, 4, 5 und 6 führungsform ist eine Zylinderkammer 32 vorgesewird ein starrer Tragkörper dadurch gebildet, daß hen. In dieser befinden sich zwei hintereinanderdurch entsprechende Bohrungen sämtlicher Rohr- 60 geschaltete Rohrbündel. Mit A ist wieder der Eineudplatten Zugstangen 11 hindurehgeführt sind. laßraum, mit B der zwischen zwei Rohrbündeln Diese stützen sich einerseits an dem gewölbten liegende Raum, mit C der Auslaßraum bezeichnet.
Boden 15 der Zylinderkammer ab, gegen dessen Die Rohrhalteplatte 33 ist an dem Flansch 34 des Wandung sieh auch die Endplatte 14 des letzten Gaszuführungsrohres 35 befestigt und gegen dasselbe Rohrbündels dichtend anlegt. Die Stangen 11 sind 65 mittels des umlaufenden Dichtungsstreifens 36 abmit Gewinde versehen, auf die Muttern 12 aufgesetzt gedichtet. Auch der Raum B zwischen den beiden worden sind. Auf diese Weise werden die Stangen 11 Rohrhalteplatten 37 und 38 ist durch eine Ringdichrnit einer fest in die Kammer 1 eingesetzten und am tung 39 verschlossen.

Die beiden Platten 37 und 38 sind durch (nicht dargestellte) Bolzen starr verbunden. Die Rohrhalteplatte 40 ist an dem Rand des Flansches 41, der sich an dem Gasableitungsrohr 42 befindet, befestigt. Auch hier ist eine Ringdichtung 43 vorhanden.

Zum Verschließen der zylindrischen Kammer 32 dient der Deckel 44, der gegen das Rohr 42 durch die Ringdichtung 46, gegen die Vorderwand des Behälters 32 durch die Ringdichtung 45 abgeschlossen ist. ίο

Die Niederdruckkammer, die auch hier durch das außerhalb der Diffusionsrohre und der Räume A, B und C liegende Volumen des Behälters 32 gebildet wird, wird mittels der Dichtung 47, die zwischen der Rohrhalteplatte 38 und der Innenwand des Zylinders 32 liegt, in die beiden Räume D₁ und D₂ unterteilt. Durch die Anschlüsse 48 und 49 kann Gas aus den Räumen D₁ bzw. D₂ abgezogen werden. In den Raum B zwischen den beiden Diffusionsaggregaten kann Gas eingeleitet werden.

Wie F i g. 4 im einzelnen zeigt, werden auch hier die Rohrendplatten 33 und 37 mittels der Abstandsstücke 50 miteinander verspannt. Die Befestigung der Rohre an den Rohrendplatten erfolgt auch hier unter Benutzung metallischer Faltenbälge.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Gastrennung durch Diffusion, bei der bündelweise angeordnete parallele, mit durchlässigen Wänden versehene Rohre mit ihren Enden gasdicht in die Bohrungen zweier starrer Rohrhalteplatten eingesetzt und diese untereinander durch Zugstangen mit auf deren Endgewinde aufschraubbaren Muttern verbunden sind, wobei die bündelweise angeordneten Rohre in einem gasdichten zylindrischen Behälter derart untergebracht sind, daß der leichtere Gasbestandteil von einem an dem Behälter vorgesehenen Gaseingang zu einem Gasausgang nur unter Passieren der durchlässigen Rohrwände gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß im gleichen zylindrischen Behälter (1) zwei oder mehr Bündel (2, 3, 4, 5, 6) von in axialer Richtung nachgiebig (z. B. bei 31) gelagerten Rohren axial hintereinander angeordnet sind, wobei mit Endgewinde versehene Zugstangen (11) die Rohrhalteplatten (7, 8 bzw. 25, 26, 27, 33, 37) sämtlicher daran aufgereihter Rohrbündel (2,3,4,5,6) durchsetzen unter Verwendung von den gegenseitigen Abstand der zum gleichen Rohrbündel gehörenden Rohrhalteplatten (33, 37 in Fi g. 4) wahrender Distanzstücke (50) und zur Führung und Zentrierung der Rohrhalteplatten (7, 8 in F i g. 1) dienender Zentrierungslaschen (10).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Formgebung der benachbarten Rohrplatten (26, 27 in Fig. 2) aufeinanderfolgender Rohrbündel (2, 3, 4, 5, 6), daß zwischen diesen unter Einfügung einer umlaufenden Dichtung (28) unter Hochdruck stehende Ubergangsräume (B) gebildet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 832 144;
französische Patentschrift Nr. 978 018;
USA.-Patentschriften Nr. 2 734 592, 2 739 669.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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