DE1908693A1 - Verfahren zum Herstellen von schlitzfoermigen Trennduesen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von schlitzfoermigen Trennduesen

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DE1908693A1 DE19691908693 DE1908693A DE1908693A1 DE 1908693 A1 DE1908693 A1 DE 1908693A1 DE 19691908693 DE19691908693 DE 19691908693 DE 1908693 A DE1908693 A DE 1908693A DE 1908693 A1 DE1908693 A1 DE 1908693A1
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Description

Klaus D. Weber, Pforzheim, Salierstraße 62
Erfinder;
Ing. Vierner ßroßstück, Pforzheim, Hohenzollernstraße
"Verfahren zum Herstellen von schlitzförmigen Trenndüsen11
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von schlitzförmigen Trenndüsen mit einer die schlitzförmigen Düsenkanäle begrenzenden, insbesondere mit extremer Dünnwandigkeit schneidenartig auslaufenden Abschälwand und insbesondere zum Trennen von gas« oder dampfförmigen Stoffen mit unterschiedlichen Molekulargewichten wie Isotopen oder dgl.
Ein solches sogenanntes TrenndUsenverfahren, wie es von Prof. Becker vorgeschlagen wurde, beruht darauf, daß die gas- oder dampfförmigen Stoffe einer Trenndüse zugeführt werden, an der sie unter möglichst hohem Druck und mit extrem kleinem Krümmungsradius über die abgerundete Kante der einen Düsenwand geführt und zu der von der anderen Düsenwand gebildeten Abschälschneide abgelenkt werden. Die molekular schwereren Teilchen des gas- oder dampf-
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förmlgen Stoffes werden hierbei unter der Zentrifugalwirkung der Strömung auf der radialen Außenseite des gekrümmten Kanales über die schneidenförmige Schälkante abgeleitet, während die molekular leichteren Teilchen' radial einwärts in den Düsenschlitz zwischen den beiden Düsenwänden abgedrängt werden. Die Breite der gesamten Düse beträgt hierbei nur einen Bruchteil eines Millimeters, wobei die Schneidendicke der schneidenförmigen Kante :im mikroskop pischen Bereich von Tausendstel Millimeter liegt. Durch kaskadenartige Hintereinanderschaltung vieler solcher Düsen kann eine sehr weitgehende Trennung zwischen den Stoffen mit unterschiedlichem Molekulargewicht, also beispielsweise von Isotopen des gleichen Stoffes, erzielt werden. Es lassen sich hierdurch sehr hohe Leistungen bei sehr gedrängter Gesamtbauart erreichen, ein Ergebnis, das umso besser ist, . je kleiner die Abmessungen, d.h. auch je stärker die Umlenkung der Gase oder Dämpfe, und je höher die Drücke sind, mit denen dieselben der Trenndüse zugeführt werden.
Das Leistungsergebnis einer salchen Düse ist in außerordentlichem Maße von den Toleranzen abhängig, mit denen die Düsenenden, also insbesondere die Abschälkante, aber auch die gegenüberliegende abgerundete Leitkante für die Zuführung der Gase oder Dämpfe, wie auch die Querschnitte des Umlenkkanales und des Düsenschlitzes hergestellt werden* Da sich die Düsenschlitze andererseits zweckmäßig über eine große Länge, etwa von 1 bis 2 m und darüber, erstrecken, ergaben sich bisher wegen der Kleinheit der Abmessungen und der notwendigen Ein-
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haltung der extrem engen Toleranzen im -Bereich1außerordentliche fabrikatorische Schwierigkeiten. Die Wände müssen über ihre ganze Länge genau geradlinig durchgehen und dürfen sich bei der Bearbeitung nicht durchbiegen.
Diese Schwierigkeiten haben dazu geführt, daß es bisher praktisch nicht möglich war, Trenndüsen der oben beschriebenen Art in brauchbarer Weise herzustellen, so daß auch das vorgeschlagene Trenndüsenverfahren trotz seiner großen Vorteile, die vor allem in der baulichen Gedrängtheit und der sich daraus ergebenden geringen Platz- und Raumbeanspruchung liegen, bisher praktisch nicht verwirklicht werden konnte.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung der für das Trenndüsenverfahren notwendigen Trenndüsen trotz ihrer extrem kleinen Abmessungen und Toleranzen auch bei großer Schlitzlänge und damit gleichzeitig die Verwirklichung des beschriebenen Trenndüsenverfahrens zu ermöglichen. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß auf einem Tragteil, z.B. einem Grundblech, zunächst einzelne Läppchen, in Reihe hintereinander aufgerichtet, in einer dem lichten Düsenschlitzquerschnitt entsprechenden Form zur Bildung von Stegen hergestellt und die Zwischenräume zwischen den Läppchen durch einen Füllstoff ausgefüllt werden, welcher, ohne das Stegmaterial anzugreifen, auf nichtmechanische Weise wieder entfernbar ist, daß hierauf auf die aus den Läppchen und dem Füllmaterial gebildete "Leiste Streifen
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- 4 -■ ■■-.... ■■'-■■■
aus dem Düsenmaterial zur Bildung der beiden Düsenwände aufgebracht, gegebenenfalls zur Bildung d,er Abschälschneide und der abgerundeten Kante bearbeitet werden:und schließlich
durch der Füllstoff auf nicht-mechanische Weise, z.B./thermische
oder chemische Behandlung, wieder entfernt wird. - ,- ■
Vorzugsweise werden die Läppchen aus einem als-Tragtell selbst dienenden Blech unter Wahrung des Zusammenhanges mit diesem entlang einer quer zur Reihe liegenden Seite ausge- ■ stanzt und hiernach aufgerichtet. Die hierbei gebildeten Leisten müssen dem genauen lichtenDüsenschlitzquerschnitt zwischen den beiden Düsenwänden entsprechen. Da/durch das Füllmaterial in Verbindung mit den Stegen, wobei a.uch die durch das Ausstanzen der Läppchen gebildeten Öffnungen durch den Füllstoff geschlossen werden können, eine für eine Bearbei- ■ tung ausreichend' steife Leiste gebildet wird, ist es möglich, bei der Bearbeitung der Stege bzw.■der Düsenwände die erfor- = derlichen extrem kleinen Toleranzen einzuhalten und hierbei ein Durchbiegen der die Düsenwände bildenden, aufgesetzten Streifen zwischen den Stegen zu -vermeiden. ' ;
Die Düsenwände können gegebenenfalls auch gaiiz oder teilweise als fertiggewalzte Bleche aufgebracht werden, u.U..----auch derart, daß nach-dem Aufbringen nur noch die.-Endbearbeitung,-" insbesondere der Abschälschneide bzw. der abgerundeten Kante vorgenommen wird. . '
009848/1480 ^O OV3 BAD ORIGfISiAl.
Die die Düsenwände bildenden Streifen, z.B. aus einem hochwertigen Blech* können durch Kleben/ Schweißen od.dgl. auf die- zuvor hergestellte Leiste aufgebracht werden. Es ist auch möglich, die Düsenwände auf galvanischem oder galvanoplastischem Wege aufzutragen. Hierbei kann auch durch Abblenden bewirkt werden, daß die erforderliche sehneidenförmige Schälkarite bzw» die abgerundete Leitkante entsteht, ohne daß es notwendig ist, noch eine nachträgliche Bearbeitung vornehmen zu müssen.
Als Füllstoff kömmt insbesondere ein Gießharz, ein Gieß-metall oder ein ähnlicher Stoff in Betracht, der sich spurenfrei lösen läßt, ohne daß die unerwünschten Einwirkungen auf das Düsenmaterial auftreten können.
Als Düsenmaterial kann an sich jedes beliebige Material verwendet werden* Insbesondere eignen sich hierfür Walzbronze, -Nickel/ Nickellegierungen, Stähle, z.B. Nickelchromstähle, Edelmetalle oder deren Legierungen. .
Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf· eine nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte Trenndüse. Im Gegensatz zu- bisher vorgeschlagenen Düsen kann dieselbe infolge der großen Herstellungsgeriauigkeit auf jegliche, etwa hakenförmige Abstützung der die Abschälschneide bildenden DUseriwaud an. der äußeren Führungswand verzichten, Indem lediglich die beiden mit abgerundeter Kante und Abi;':häl,'jchne.lf]o ν(:rr,(.hnnen Düsenwände des mittleren Düsenschlitzkr'if.ales durch e I.uzelrie Stege gegeneinander ,.versteift sind.
bad original
Die Erfindung sei anhand eines ALisführ-ungs'beispleles noch .-.; näher erläutert. Zn der Zeichnung zeigen , . > - , " Fig. 1 einen'Schnitt durch eine erfindungsgemäße Trenrif >
düse in starker Vergrößerung, . ; : ,. .· - - *-: ■'-·· .;-. . ; Fig. la, eine noch stärkere Teilvergrößer-ung daraus ^ .
entsprechend dem Kreis la. in Fig.:1/ /., /.- ■ · - · Fig. 2 das Ergebnis einer ersten Verfahrensstufe, \ Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der FIg,. 2, Fig. 4 das Ergebnis einer zweiten Verfahrensstufe, Fig. 5 das Ergebnis einer dritten Verfahrensstufe, Fig. 6 das Ergebnis einer vierten Verfahrensstufe iind Fig. 7 eine perspektivische Darstellung zu Fig. 6, jedoch .
mit gewissen konstruktiven Varianten.' .-"-
Wie Fig. 1 zeigt, trägt ein als Tragteil 10 dienendes Grundblech die beiden inneren Düsenwände 11 tind 12 und die äußere Führungswand 1J>, wobei die Düseriwände 11 und 12 zwisehen dem Grundblech 10 und der Führungswaixd 13 unverschiebbar eingespannt bzw. mit den vorgenannten Teilen in geeigneter Weise fest verbunden sind. Die Düsenwände 11 und 12 sowie, die Führungswand 13 erstrecken sich über eine im Vergleich zu der Kleinheit der Düsenabmessungen sehr große Länge, z.B. 1 bis 2 m oder darüber. Die DUsenwände bestehen aus einem'hochwertigen Material, das so gewählt ist, daß es bei der erwähnten und nachfolgend noch näher beschriebenen thermischen oder chemischen Behandlung; zur Entfernung des Füllstoffes nicht angegri'ff-en wird. In der Tiegel eignen sich hierzu die bereits oben angegebenen Werkstoffe.
*" 0Q98T8 /1480 BÄDORfGINAL
1908633
Die Düsenwand 1Γ weist an ihrem Ende einen verjüngten. Teil 11a auf, der in eine abgerundete Kante lK ausläuft. Die gegenuTDerliegende Düsenwand 12 ist in· ihrem Endteil 12a zu einer Abschälschneide 15 geschliffen. Die Endteile 11a und 12a der Düsenwände weisen an ihrer Unterkante einen bestimmten Abstand a auf, der z.B. etwa imi Bereich von 0,1 mm liegt-. . . .
Die Führungswand 15 ist im Bereich der Düsenwandenden 11a,12a mit einem U-förmig gebogenen Teil l^a um diese Endteile.der Düsenwände herumgekröpft, so daß zwischen den Endkanten 14,15 der Düsenwände und der Innenwandfläche l6a. des ausgebogenen Pührungswandteiles Ij5a ein U-förmiger Umlenk-Schlitzkanal für den Durchtritt des gas- oder dampfförmigen Stoffes, z.B. von ca. 0,02 bis 0,0J mm Schlitzbreite gebildet wird. Die ganze Breite b des durch die Endteile 11a, 12a=. der Düsenwände und durch den Umlenkkanal 16 gebildeten Düsenaggregates liegt demgemäß in der Größenordnung von nnr ca 1/5 bis 1/4 mm.
Der gas- oder dampfförmige Stoff tritt durch eine öffnung in der Pührunfcswaiid 13 in Pfeilrichtung X1 in den,einen Längsraum 18 ein un.d wird in den Umlenlckanal 16 zur Trenndüse geleitet, wo die molekular schwereren Gasteilchen an der U-förmig gebogenen krüramungsäußeren Innenfläche des Umlenkteiles l"5a der Führunf;swand IJ .in Pfeilrichtung X2 in den zweiten Längsraum 19 und durch die Öffnung 20 in der Führungswand 1>- abgeleitet werden, während die molekular leichtor en Stoff teilchen mit Bezug; "auf'den' Krüminunr.smj ttelpunlct M
",„.«^0,0:9,t8 48 /14 8 0 BAD ORIGINAL
1S08693
des Umlenkkanales l6 einwärts gedrängt und durch die Abschälsehneide 15 in den schlitzförmigen Düsenkanal. 21 in . Pfeilrichtung x^ abgeleitet werden. ;
Durch die kaskadenfö'rmige Hintereinanderschaltung einer großen Zahl derartiger Trenndüsen kann eine weitgehende, praktisch vollständige Trennung der leichteren Teilchen von den. , schwereren Teilchen erzielt werden.
In den Fig. 2 bis 7 ist das Herstellungsverfahren der Düsenwände 11 und 12 mit deren abgerundeten bzw. sehneidenförmigen Kanten l4 bzw. 15 im einzelnen dargestellt:und beschrieben. ' . .... .. -"■"". .-"'■■- .;;;. ;
Wie Fig. 2 und 5 zeigen, werden zunächst aus dem als Tragseil dienenden Grundblech 10 einzelne Stege 26 an drei Seiten 27a> 27b und 27c ausgestanzt, so daß sie an der vierten Seite mit dem Grundblech in Verbindung bleiben und anschließend senkrecht aufgerichtet, wodurch eine von den genannten drei Seiten begrenzte Öffnung 28 entsteht. :-.
Zwischen den aufgerichteten Stegen 26 wird nuniriehr ,ein Füll- ;; material 29 eingebracht, insbesondere eingegossen, derart, daß das Füllmaterial zusammen mit den Stegen 26 eine über die Länge der späteren Trenndüse durchgehendeReiste 30 (Fig.4) entsteht, deren Querschnitt zunächst durch ääs-.Profil der aufgerichteten Stege 26 bestimmt'wird. Vorzügsweise werden hierbei auch die öffnungen 28 mit dem Füllstoff aiigefüllt,:
009848/1ΪΪ0
BAO ORiGiNAL
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- 9 ~ ■■■■";■
Als Füllstoff kommen in erster Linie Gießharze oder auch Gießmetalle in Betracht, d.h. solche Stoffe, die sich später wieder spurenfrei entfernen lassen, ohne daß durch die hierbei erforderliche thermische oder chemische Behandlung das Düsei&material, d.h. das Material der Düsenwände 11 und 12 sowie vorzugsweise auch der Stege 26 o. dgl., angegriffen werden. Zugleich soll der Füllstoff eine möglichst hohe Festigkeit aufweisen.
Die gebildete Leiste 30 wird nunmehr auf ihren beiden Seiten, z.B. durch Fräser oder Schleifscheiben, derart bearbeitet, daß die Leiste das genaue Profil entsprechend dem lichten Querschnitt des späteren Dusenschlitzkanals 21 erhält. In Fig. H-ist die eine Profilfläche 51 als bereits bearbeitet dargestellt, während die andere, in ihrer Begrenzungslinie strichpunktiert dargestellte Profilfläche j52 noch der Bearbeitung bedarf.
Fig. 5 zeigt die auf diese Weise gebildete Leiste ^0, die aus den Steven 26 und dem Füllstoff 29 besteht, nach einer weiteren Verfahrensstufe, bei der die Düsenwände 11 und'12 auf die Profilflächen Jl und 32 der Leiste 30 dicht aufgelegt sind. Die Düseriwände werden hierbei als dünne Blechstreifen aufgelegt und durch geeignete Werkzeuge fest gegen die Leiste 3Q gedrückt, so daß sie die vorgeschriebene genaue Profillage der herzustellenden Schlitzdüse einnehmen. Die Leiste 30 nimmt hierbei die Arbeitsdrücke auf.
BAD ORIGINAL
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Es kann nunmehr, sofern nicht bereits die Düsenwän'de Il und 12 an ihren aufgebogenen Endteilen durch vorangehende Bearbeitung in den Endzustand gebracht worden sind, die ' '"■■ Bearbeitung der Düsenwände 11 und 12 durch Fräsen oder Schleifen stattfinden, indem, wie Fig. 6 und 7/zeigen, die ; abgerundete Kante 14 am Endteil lla der Düsenwand 11 bzw. die Abschälschneide 15 am Endteil 12a der Düsenwand 12. durch Entfernung der Materialteile J5> und ^k hergestellt werden. Der Arbeitsdruck wird hierbei wieder von der aus den Stegen 26 und dem Füllstoff 29 bestehenden Leiste 30 aufgenommen, so daß ein Verdrücken und Verbiegen der sehr dünnen Wandteile lla und 12a vermieden wird und nach dem Einbau der Düsenwände in das Düsenaggregat auch geringste Toleranzen genau.eingehalten werden können.
Nach Fertigstellung der Bearbeitung wird der Füllstoff entfernt, insbesondere - je nach Art des Füllstoffes und des fe Düsenmaterials - durch Erhitzen über die Schmelztemperatur des Füllstoffes oder durch chemisches Herauslösen aus dem Düsenmäterial, so daß lediglich das Düsenmaterial mit den Stegen 26 verbleibt, wobei zwischen den Düsenwänden 11 und der Düsenschlitzkanal 21 gebildet wird. Das Enderzeugnis ist , in Fig. 7 dargestellt. Hierbei ist allerdings angenommen, daß die in Fig. 4 dargestellte bzw. angedeutete Bearbeitung der Profilflächen yitJ2 der Leiste JO ganz oder teilweise entfällt, da die Stege 29a bereits grundsätzlich in ihrer endgültigen Form aus dem Grundblech 10 ausgestanzt werden, wodurch sich auch die entsprechende- Form der öffnungen 28a
BAD ORIGINAL 009848/U80
- li -
im Grundblech 10 ergibt» Selbstverständlieh kann auch in diesem Falle eine Nachbearbeitung der Profilflächen stattfinden.
0098 k 8/,u ao

Claims (1)

  1. — 12 - - . .' .-.■-■■■ ,■■. .
    Ansprüche: ; ,
    1. Verfahren zum Herstellen von schlitzförmigen-. Trenndüsen mit einer die schlitzförmigen Düsenkanäle begrenzenden, insbesondere mit extremer Dünnwandigkeit schneidenartig auslaufenden Abschälwand und insbesondere zum Trennen von gas- oder dampfförmi-
    fe gen Stoffen mit unterschiedlichen Molekulargewichten .
    wie Isotopen od.dgl.., dadurch gekennzeichnet, daß. ,auf einem Tragteil zunächst einzelne Läppchen in Reihe hintereinander aufgerichtet, in einer dem lichten ... Düsenschiitzquerschnitt entsprechenden Form zur Bildung von Stegen hergestellt Und die Zwischenräume zwischen den Läppchen durch einen Füllstoff ausgefüllt werden, der,ohne das Stegmaterial.anzugreifen, auf nichtmechanische Weise wieder entfernbar ist, daß ; hierauf auf die aus den Läppchen und dem Füllmatei*ia,l
    ■ gebildete:. Leiste Streifen aus dem Düsenmateriäl zur
    Bildung der beiden Düseriwände .aufgebracht und hierauf der Füllstoff auf nichtmechanische Weise wieder entfernt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Läppchen aus einem als Tragteil/dienenden Blech unter Wahrung des Zusammenhanges mit diesem entlang * einer quer zur Reihe liegenden Seite ausgestanzt und : hiernach aufgerichtet werden. · .
    r0098A8/U80
    ^. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die durch das Ausstanzen der Läppchen gebildeten Öffnungen durch den Füllstoff geschlossen werden. - ·
    4« Verfahren nach Anspruch 1 bis J5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten aus den die Stege bildenden Läppchen und dem Füllstoff durch gemeinsame Bearbeitung, Ζπ,Β*- Fräsen, auf den dem lichten Düsenquerschnitt eht*- sprechenden Querschnitt gebracht werden,
    5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen auf die Stege und den Füllstoff, z.B. durch Kleben, Anschweißen oder"galvanisch bzw, galvanoplastisch, fest aufgebracht werden.
    6» Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Düsenwände bildenden Streifen unter Abstützung an den durch die Stege und den Füllstoff . ■ " gebildeten Leisten.zur Herstellung der Schälschneide am Düsenende der einen Düsenwahd und/oder der abgerundeten Leitkante am Düsenende der anderen Düsenwand fertigbearbeitet werden, λ
    7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5* äadurßh gekennzeichnet, daß' die die Düsenwahde bildenden. Streifen als fertigge-' walzte Bleche mit Schälschneide und/oder abgerundeter Leitkarite aufgebracht werden»
    19Ö8693
    8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung der die Düsenwände bildenden Streifen .auf galvanischem bzw. galvanoplastischem Wege die Herstellung der Schälschneide und/oder der abgerundeten Leitkante durch entsprechendes Abblenden bewirkt wird..
    9» Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurchgekennzeichnet, ■daß als Füllstoff ein Material, z.B. Gießharz oder Gieß-P. metall, verwendet wird, das durch eine die Düsenwände V nicht angreifende, herausschmelzende-oder herauslösende thermische oder chemische Behandlung entfernbar ist.
    10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Düsenwände Nickel, eine Nickel- ; Stahllegierung, Walzbronze,, ein Edelmetall oder eine Edelmetall-Legierung verwendet wird. / r
    H0 Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 10 hergestellte Trenndüse mit insbesondere extrem kleinen; Abmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Düsenschlitzkanal (21) bildenden Düsenwände (11,12) duFch einzelne Stege (26) miteinander verbunden bzw» gegeneinander ab- .-·- gestützt sind und der durch die abgerundete Kante (14) der einen Düsenwand (H) und die Abschäl schneide (If)) - ". der anderen püsenwand (12) zusammen mit der die Kante (l4) und Schneide (15) Ü-fö'rmig umschließenden Innenwand-* : fläche (l6a) der Führungswand (1/5,1 ~5&) einen ununterbrochenen, iin Querschnitt U-förmigen UmIenkBchlitzkanal (l6) bilden. - .
    ■■■■ 009848/14.80. ; ^ A
    BAD ORIGIMAU
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