DE1277126B - Bestrahlungsfoerderanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B 65g

Deutsche Kl.: 8Ie-82/02

Nummer: 1277126

Aktenzeichen: P 12 77 126.5-22 (S 101028)

Anmeldetag: 18. Dezember 1965

Auslegetag: 5. September 1968

Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsförderanlage mit mindestens einer in einem Abschirmmantel angeordneten Umlaufeinrichtung, die das zu bestrahlende Gut auf einer Kreisbahn in einzelnen Ladungen durch radioaktive Strahlung einer zylindrischen Strahlungsquelle führt, wobei die Umlaufeinrichtung für die Ladungen ein angetriebenes Mitnahmeorgan mit zwei koaxial zu der Strahlungsquelle angeordneten, parallelen Radkränzen aufweist.

In dem Aufsatz von Errington und K. F. Mac-Queen »Gamma Irradiation Of Potatoes To Inhibit Sprouting« in dem kanadischen Bericht AECL-1329 »Gamma Irradiation in Canada« (Herausgeber Atomic Energy of Canada Limited) wird eine derartige Bestrahlungsförderanlage behandelt.

Bei der bekannten Anlage soll die Umlaufeinrichtung hülsenförmige Kanäle zur Aufnahme der Ladungen aufweisen, in welche die einzelnen Ladungen axial, d. h. in Längsrichtung, der zylindrischen Strahlungsquelle zugeführt und ebenfalls in axialer Rieh- so tung aus der Umlaufeinrichtung entnommen werden sollen. Die Umlaufeinrichtung soll in der Art eines russischen Rades ausgebildet sein. Das bedeutet, daß die einzelnen Ladungen bei ihrem Weg um die Strahlungsquelle translatorische Bewegungen ausführen, derart, daß alle Seiten einer jeden Ladung bei einem vollständigen Umlauf um die Strahlungsquelle gleichmäßig bestrahlt werden.

Die bekannte Anlage weist nun insbesondere folgende wesentliche Nachteile auf.

Erstens wirken die hülsenförmigen Kanäle der Umlaufeinrichtung selbst strahlungsabsorbierend, und zweitens sind auf Grund der axialen Zu- und Wegführung der einzelnen Ladungen in ihrer Richtung mehrmals um 90° wechselnde Zu- und Wegführkanäle erforderlich, um zu verhindern, daß radioaktive Strahlung in den Außenraum eindringen kann. Diese Art der Zu- und Wegführung bedingt aber einen erheblichen Raumbedarf für den Abschirmmantel der Anlage.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, gegenüber der bekannten Anlage eine Anlage von möglichst geringem Raumbedarf und Gewicht zu verwirklichen, insbesondere in bezug auf die erforderliche Abschirmung nach außen durch strahlungsabsorbierende Materialien, wobei die Anlage gleichzeitig eine größtmögliche Bestrahlungsgleichmäßigkeit des Gutes, beispielsweise zu biologischen oder medizinischen Zwecken, gewährleisten und ferner insbesondere eine gleichmäßige Bestrahlung von solchem Gut ermöglichen soll, das eine Strahlungsdosis aufnehmen soll, die innerhalb eines beidseitig Bestrahlungsförderanlage

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,

Winterthur (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

4000 Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:

Jürg Hartmann, Dietikon (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 5. Oktober 1965 (13 735)

engbegrenzten Bereichs liegt, um einen bestimmten Zweck zu erreichen. Außerdem soll eine Anlage verwirklicht werden, in welcher eine möglichst kleine Strahlungsquelle verwendet werden kann, d. h., die Strahlungsabsorbierenden Teile der Anlage im Strahlungsfeld zwischen Ladungen und Strahlungsquelle sollen möglichst geringe Abmessungen aufweisen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei der eingangs genannten Förderanlage erfindungsgemäß darin, daß die aus geschlossenen Behältern mit zu bestrahlendem Gut bestehenden Ladungen an ihren Enden zwischen an den Radkränzen sternförmig über deren Umfang verteilt angeordneten Mitnehmern angeordnet sind und daß die Umlaufeinrichtung eine feststehende, der kreisförmigen Umlaufbahn angepaßte Abwälzeinrichtung aufweist, die den einzelnen Ladungsbehältern eine Rotationsbewegung um ihre Längsachse erteilt, und daß weiterhin zu einer radialen Zu- bzw. Wegführung der Ladungsbehälter in die bzw. aus der Umlaufeinrichtung ein Drehschieber angeordnet ist, der im wesentlichen aus einem Strahlungsabsorbierenden Material besteht und der mindestens einen Ausschnitt zur Aufnahme eines Ladungsbehälters aufweist.

Auf Grund dessen, daß die aus geschlossenen Behältern mit zu bestrahlendem Gut bestehenden Ladungen selbsttragend ausgebildet sind und nur an ihren Enden zwischen an den Radkränzen sternförmig über ihren Umfang verteilt angeordneten Mit-

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nehmern gehalten werden, sind keine Aufnahme- messersi? der kreisförmigen Bahn der Abwälzeinkanäle wie bei der bekannten Anlage erforderlich, richtung zum Durchmesser r des auf der Einrichtung und somit werden die hierbei vorhandenen strah- abrollenden Behälters bzw. eines mit dem Behälter lungsabsorbierenden Teile im Raum zwischen Strah- verbundenen Rotationselements, multipliziert mit lungsquelle und Ladungen vermieden. Die Bestrah- 5 . ^₁ ^ α , _A. ^ ,,., . . , „,. , , luni der Ladungen wird hierdurch intensiver und ^{emem Fakter} Υ~π ' ^bestimmt· ^Mlt « ^Ist der Winkel macht die Verwendung einer kleineren Strahlungs- bezeichnet, um welchen jede Ladung auf der kreisquelle möglich. förmigen Umlaufbahn bewegt wird. Diese Beziehung

Zur Beschickung von Fördereinrichtungen mit zu wird also durch die Formel bestrahlendem Gut bzw. zur anschließenden Ent- io

nähme des Gutes aus der Einrichtung ist es beispiels- k = — · ~

weise auf dem Gebiet der Wärmebehandlung von in r π

Behältern abgepacktem Gut in Anlagen zum Härten wiedergegeben. Bei einer geschlossenen Kreisbahn

von Werkstücken und in Anlagen zur Sterilisation .,, ~ ,. α, ι_ ι · ·. < vwi. j *·· von Dosen und von in diesen eingefülltem Gut be- i₅ ^{Wird der Faktor} Tk ^demnach g^{leidl L Wahrend fur}

kannt, Drehschieber zu verwenden, die Ausschnitte eine niedrige Anzahl k der Drehungen darauf zu

zur Aufnahme des Gutes aufweisen (vgl. die USA.- achten ist, daß die Größe k mindestens annähernd

Patentschriften 1570 235, 2 352 709, 2 209 315). eine ganze Zahl ist, ist dieses für höhere ifc-Werte,

Gegenüber diesen bekannten Anlagen wird jedoch z. B. für k^> 20, nicht mehr in dieser Annäherung zu nach der Erfindung nur ein einziger Drehschieber 20 einer gleichmäßigen Bestrahlung erforderlich, angeordnet, der sowohl zur Beschickung der Umlauf- In konstruktiver Beziehung sind Ausführungseinrichtung mit zu bestrahlendem Gut dient als auch formen vorteilhaft, bei denen die Behälter als Zylinzur Entnahme von bestrahltem Gut aus der Einrich- derkörper ausgebildet sind. Unter Zylinderkörper rung. Dieser im wesentlichen aus einem strahlungs- sollen hierbei nicht nur Kreiszylinder, sondern auch absorbierenden Material bestehende Drehschieber 35 Prismen mit polygonartigem Grundriß verstanden ermöglicht eine radiale Zu- bzw. Wegführung der werden.

Ladungsbehälter in die bzw. aus der Umlaufeinrich- Die Erfindung kann sowohl auf Anlagen mit Um-

tung. Hierdurch wird gegenüber der bekannten An- laufeinrichtungen mit einer oder mehreren vertikalen

lage zur radioaktiven Bestrahlung von Kartoffeln eine oder auch horizontalen Transportebenen angewendet

wesentliche Einsparung an strahlungsabsorbierendem 30 werden.

Material für die erforderliche Abschirmung erzielt. Einzelheiten ergeben sich an Hand von in der

Bei anderen Anwendungsgebieten als das die Er- Zeichnung dargestellten und im folgenden erläuterten

findung betreffende Gebiet der radioaktiven Bestrah- Ausführungsbeispielen der Erfindung,

lung ist es bekannt, den zu behandelnden Artikeln F i g. 1 und 2 zeigen in einem Vertikal- und in

außer einer Translationsbewegung noch eine Rota- 35 einem Horizontalschnitt einen Teilausschnitt einer

tionsbewegung um die eigene Achse mit Hilfe von Bestrahlungsanlage, auf denen der Bestrahlungsraum

Abwälzeinrichtungen zu erteilen. Eine derartige For- und die Zu- und Abführeinrichtung gezeigt sind;

dereinrichtung ist beispielsweise aus der USA.-Patent- Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform einer

schrift 1 949 991 bekannt, die eine Sprühanlage zum derartigen Anlage in einem Vertikalschnitt und

Emaillieren von Behältern betrifft, oder aus der 40 F i g. 4 ein Detail in einem Horizontalschnitt dar.

deutschen Patentschrift 1105 695, die sich auf ein Die Figuren sind zum Teil stark schematisiert und

Gerät bezieht für die fortlaufende Sterilisation oder zeigen nur die für die Verdeutlichung der Erfindung

Pasteurisation von Lebensmitteln, die in Behältern notwendigen Einzelheiten.

verpackt sind. Die Bestrahlungsanlage nach F i g. 1 und 2 um-

Dadurch, daß erfindungsgemäß die Ladungen bzw. 45 faßt einen von einem Strahlungsabsorbierenden

die Ladungsbehälter außer ihrer translatorischen Be- Block 1 umschlossenen Bestrahlungsraum 2, in dem

wegung um die Strahlungsquelle, die beispielsweise eine zylindrische Strahlungsquelle 3, z. B. Cobalt⁶⁰,

aus Cobalt⁶⁰ besteht, eine Rotationsbewegung aus- innerhalb einer Hülse 4 angeordnet ist. Der Block 1

führen, kann erreicht werden, daß alle Mantellinien besteht aus einem Stahlgehäuse la, dessen Innen-

der Behälter gleich oft und gleich lang der direkten 50 raum mit einem Strahlungsabsorbierenden Material

Strahlung der Strahlungsquelle ausgesetzt werden und Xb, z.B. Blei, ausgegossen ist. Wie aus Fig. 2 er-

damit eine überaus gleichmäßige Bestrahlung des sichtlich, ist die stabförmige Strahlungsquelle 3 in

Gutes erzielt wird. Die Abmessungen der einzelnen axialer Richtung ausbaubar. Hierzu ist im Block 1

Konstruktionselemente werden so bestimmt, daß jede ein Schieber 5, der ebenfalls aus Blei besteht und

Mantellinie der einzelnen Ladungen während ihres 55 von einem Stahlmantel umgeben ist, angeordnet. Mit

Umlaufes, d. h. von der Stelle der Zuführung bis zur dessen innerem Ende ist ein Bolzen 6, der z. B. aus

Stelle der Entnahme, mindestens einmal in den angereichertem Uran besteht, verschraubt, der die

kleinstmöglichen Abstand zur zylindrischen Strah- Strahlungsquelle nach außen abschließt. Die Hülse 4

lungsquelle kommt. Unter zylindrischer Strahlungs- ist an ihrem einen Ende auf dem Mitnehmerorgan

quelle ist eine solche Strahlungsquelle zu verstehen, ⁶° der Umlaufeinrichtung gelagert, und ihr anderes

die ein zylindrisches Strahlungsfeld erzeugt. Die flanschartig ausgebildetes Ende ist lösbar im Ge-

Strahlungsquelle selbst besteht beispielsweise aus häuse des Schiebers S mit dem Stahlmantel la von

mehreren Stäben. Vorteilhaft rollen die Ladungen Block 1 verbunden.

mehrmals während ihres Umlaufes um eine Dreh- Die Umlaufeinrichtung für den Transport der achse ab, die parallel zu den Mantellinien durch den ⁶5 Ladungen bzw. Ladungsbehälter 10 besteht aus zwei Schwerpunkt verläuft. Die während der Bestrahlungs- drehbaren Radkränzen 7, die durch achsparallele zeit ausgeführte Anzahl der Drehungen, die mit k be- Stäbe 8 miteinander verbunden sind. In den Radzeichnet sei, ist durch das Verhältnis des Durch- kränzen sind sternförmig über den Umfang zehn

seitlich offene kreisförmige Ausnehmungen angeordnet, die Mitnehmer 9 bilden, in denen die zylindrischen Behälter 10 mit an ihren Enden angebrachten kragenförmigen Fortsetzungen oder Zapfen 10 α geführt sind. Die Zapfen 10 α rollen dabei auf einer außerhalb der Radkränze angeordneten Abwälzeinrichtung ab. Diese besteht aus zu je einem Halbkreis gebogenen Führungsflächen oder -bahnen 11 und 12, wobei diese derart angeordnet sind, daß die Zylinderachsen der Behälter sich in ihrer obersten und in ihrer untersten Stellung oberhalb der Führungsflächen befinden. Daher drehen die Behälter im oberen Bereich sich im Gegenuhrzeigersinn und im unteren Bereich im Uhrzeigersinn. Durch entsprechend mechanische Behandlung der Führungsflächen, beispielsweise durch Aufrauhung oder durch Verwendung geeigneter Materialien, wird dafür gesorgt, daß die Reibung zwischen den Führungsflächen 11,12 und den Zapfen 10 α wesentlich größer als zwischen diesen und den Rändern der Ausnehmungen bzw. Mitnehmer 9 ist.

In einem Zugang 13 zum Bestrahlungsraum 2 ist ein Drehschieber 14, bestehend aus einem Stahlmantel 14 a mit Bleiausguß 14 b, angeordnet, der einen Ausschnitt 15 zur Aufnahme eines Behälters 10 aufzeigt. Der Drehschieber sitzt auf einer Welle 16, die in Kugellagern 18,19, 20 ruht, und von einem Getriebemotor 21 angetrieben wird. Die Schieberdrehung ist mit der Drehung der Umlaufeinrichtung synchronisiert. Auf der Welle 16 ist ein Kegelrad 22 festgekeilt, welches mit einem Kegelrad 23 im Eingriff steht. Auf dem anderen Ende der Welle 24 des Kegelrades 23 ist ein Kegelrad 25 befestigt, das seinerseits ein Kegelrad 26 antreibt, welches auf der Antriebswelle 27 der Radkränze 7 sitzt. Mit der Antriebswelle 27, die auf Kugellagern 28 und 29 im Block 1 gelagert ist, ist ein Wellenstutzen 30 des einen Radkranzes 7 fest verbunden, während der hohle Wellenstummel 31 des anderen Radkranzes in einem Kugellager 32 gelagert ist. Nach außen ist die Durchführung der Welle 27 durch eine Abschirmung 33 abgeschlossen. Sowohl die Drehung der Radkränze 7 als auch des Drehschiebers 14 erfolgt im Ausführungsbeispiel im Gegenuhrzeigersinn. Eine andere Ausführungsform könnte beispielsweise darin bestehen, die Umlaufeinrichtung direkt anzutreiben und den Drehschieber intermittierend zu betätigen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist durch das Kegelradgetriebe 22, 23, 25 und 26 das Drehzahlverhältnis des Drehschiebers zu der Umlaufeinrichtung so vorgegeben, daß die Ladungen, die von dem Drehschieber einzeln in dessen Ausschnitt 15 an die Radkränze herangeführt werden, nacheinander in aufeinanderfolgende Ausnehmungen eingespeist werden. Im Ausführungsbeispiel ist das Drehzahlverhältnis 10:1.

Die Behälter 10 rollen aus einem Magazin 34 auf einer als Abrollbahn ausgebildeten zickzackförmigen Bahn 35 auf den Drehschieber 14 zu. Damit nur jeweils ein Behälter in Bereitstellung zur Aufnahme in den Ausschnitt 15 des Schiebers gebracht wird und die nachrollenden Behälter arretiert werden, ist der Drehschieber mit einer Steuervorrichtung versehen. Diese besteht darin, daß auf der Antriebswelle 16 ein Nocken 36 aufgebracht ist, auf dem ein durch eine 6g Feder 37 belasteter Hebelarm 38 gleitet. Der Hebelarm ist mit einem Halteelement 39 verbunden und mit diesem auf einer Achse 40 gelagert. Das Halteelement bildet ein kippbares Bahnstück der Abrollbahn 35.

Im Betrieb wird das Magazin 34 mit Ladungen gefüllt, wobei die unterste Ladung an dem Halteelement arretiert bleibt. Die Umlaufeinrichtung wird sodann mit konstanter, von der gewünschten Strahlungsdosis abhängigen Drehzahl angetrieben, wobei sowohl die Radkränze als auch der Drehschieber im Gegenuhrzeigersinn drehen. Der Hebelarm 38 gleitet dabei auf dem Nocken 36, bis er in die strichpunktierte angegebene Stellung gelangt. Von dem Halteelement 39 freigegeben, rollen nun die zylindrischen Behälter um den Abstand eines Durchmessers nach unten. In der Folge wird der Hebelarm 38 im Uhrzeigersinn bewegt, so daß der zweite und die folgenden Behälter von dem Halteelement 39 arretiert werden, während der erste Behälter nun in den in Aufnahmestellung gelangenden Ausschnitt 15 des Schiebers rollt. Durch die Drehung des Schiebers wird sodann der Behälter zur Umlaufeinrichtung transportiert, indem er auf einem Einlaufast 11 α der Führungsbahn 11 einrollt. Während nun nacheinander neun weitere Behälter in die Ausnehmungen zwischen den Mitnehmern 9 der Radkränze eingeschleust werden, bewegt sich der erste Behälter auf einer Kreisbahn um die Strahlungsquelle, dabei gleichzeitig auf den Führungsbahnen 11 und 12 abrollend, so daß das Gut in dem Behälter auf dem ganzen Umfang gleichmäßig bestrahlt wird. Anschließend rollt der Behälter auf einem Abrollast 12 a in den zu diesem Zeitpunkt gegenüberstehenden Ausschnitt 15 des Schiebers und wird nun von diesem auf dem unteren Sektor auf eine geneigte Bahn 41 transportiert, auf der der Behälter in ein nicht dargestelltes Magazin rollt.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung stimmt bis auf eine andere Ausführung der Abwälzeinrichtung und eine entsprechend geänderte Formgebung der darauf abrollenden Elemente der Ladungen mit den F i g. 1 und 2 überein. Daher sind die übereinstimmenden Konstruktionselemente nur stark schematisiert wiedergegeben.

Die Abwälzeinrichtung gemäß F i g. 3 besteht aus einem Zahnkranz 50, der im Inneren des Blockes 1 neben einem der Radkränze 7 fest montiert ist. Die einzelnen Behälter sind mit einem Zahnrad 51 versehen, das in den Zahnkranz 50 eingreift. Das so gebildete Zahnradgetriebe ersetzt die beiden Führungsbahnen 11 und 12 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Es hat gegenüber jenen den Vorteil, daß die Drehung der Behälter zwangläufig erfolgt, so daß mit Sicherheit eine höchst gleichmäßige Bestrahlung des Gutes bewirkt wird.

F i g. 4 zeigt einen Schnitt IV-IV durch einen kreiszylindrischen Behälter 10, wobei die relative Stellung der Radkränze 7, des Zahnrades 51 und des Zahnkranzes 50 dargestellt sind.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Ladungen bzw. Ladungsbehälter in einem einmaligen Umlauf in einer vertikalen Transportebene um die Strahlungsquelle geführt. Doch kann die Erfindung selbstverständlich auch auf solche Anlagen angewendet werden, bei welchen die Transportebenen horizontal angeordnet sind. Die Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar auf solche Ausführungsformen, bei denen mehrere Umlaufeinrichtungen nebeneinander angeordnet sind, so daß die zu bestrahlenden Ladungen von ihrem Ein-

tritt in den Bestrahlungsraum bis zu ihrem Austritt nacheinander in mehreren Transportebenen um eine Strahlungsquelle geführt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bestrahlungsförderanlage mit mindestens einer in einem Abschirmmantel angeordneten Umlaufeinrichtung, die das zu bestrahlende Gut auf einer Kreisbahn in einzelne Ladungen durch die radioaktive Strahlung einer zylindrischen Strahlungsquelle führt, wobei die Umlaufeinrichtung für die Ladungen ein angetriebenes Mitnahmeorgan mit zwei koaxial zu der Strahlungsquelle angeordneten parallelen Radkränzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus geschlossenen Behältern (10) mit zu bestrahlendem Gut bestehenden Ladungen an ihren Enden zwischen an den Radkränzen (7) sternförmig über deren Umfang verteilt angeordneten Mitnehmern (9) angeordnet sind und daß die Umlaufeinrichtung (7,8) eine feststehende, der kreisförmigen Umlaufbahn angepaßte Abwälzeinrichtung (11,12, 50) aufweist, die den einzelnen Ladungsbehältern (10) eine Rotationsbewegung um ihre Längsachse erteilt, und daß weiterhin zu einer radialen Zu- bzw. Wegführung der Ladungsbehälter in die bzw. aus der Umlaufeinrichtung ein Drehschieber (14) angeordnet ist, der im wesentlichen aus einem strahlungsabsorbierenden Material (14 b) besteht, und der mindestens einen Ausschnitt (15) zur Aufnahme eines Ladungsbehälters (10) aufweist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsbehälter (10) als Zylinderkörper ausgebildet sind.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsbehälter (10) an ihren Stirnflächen Zapfen (10 a) aufweisen, an denen sie zwischen den Mitnehmern (9) geführt sind.

4. Anlage mit vertikaler Umlaufebene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzeinrichtung aus einer oberen (11) und einer unteren (12) nach einem Halbkreis gebogenen Führungsfläche besteht, wobei die Führungsflächen derart angeordnet sind, daß die Drehachse der Ladungsbehälter (10) in ihrer obersten und in ihrer untersten Stellung sich oberhalb dieser Führungsflächen befinden.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzeinrichtung aus einem Zahnkranz (50) besteht und jeder Ladungsbehälter mit einem Zahnrad (51) versehen ist, welches beim Umlauf um die Strahlungsquelle (3) in den Zahnkranz eingreift.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (14) mit einer Steuervorrichtung (39) für eine Einzelzuführung der Ladungsbehälter in den Ausschnitt (15) des Drehschiebers gekoppelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1105 695;
USA.-Patentschriften Nr. 1570 235,1 949 991,

315,2352709;
kanadischer Bericht AECIj—1329 »Gamma

Irradiation in Canada«, 1961, S. 61 und 67.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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