DE1908693C3

DE1908693C3 - Verfahren zur Ausbildung der Düsenwände von Trenndüsen

Info

Publication number: DE1908693C3
Application number: DE1908693A
Authority: DE
Inventors: Werner 7530 Pforzheim Grosstueck
Original assignee: Fa. Klaus D. Weber, 7530 Pforzheim
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 1969-02-21
Filing date: 1969-02-21
Publication date: 1973-09-13
Also published as: US3668080A; DE1908693A1; DE1908693B2

Description

gekennzeichnet, daß auf einem Tragteil den Düsenschlitz zwischen den beiden Düsenwänden

(10) einzelne Stege (26) in einer dem lichten abgedrängt werden. Die Breite der gesa.nien Düse

Düsenschlitzquerschnitl entsprechenden Form in sollte hierbei nur einen Bruchteil eines Millimeters

Reihe hintereinander angeordnet und die Zwi- 10 betragen, wobei die Schneidendicke der Kante im

schcnräume zwischen den Stegen durch einen, mikroskopischen Bereich von Tausendstel Millir;eter

ohne das Stegmaterial anzugreifen, auf nicht- liegt. Durch kaskadenartige Hintereinanderschaltung

mechanische Weise entfernbaren Füllstoff (29) vieler solcher Düsen kann eine sehr weitgehende

ausgefüllt werden, daß dann die aus den Stegen 'Trennung zwischen den Stoffen mit unterschied-

und dem Füllstoff gebildete Leiste (30) durch ge- 15 lieh em Molekulargewicht, also beispielsweise von

meinsame Bearbeitung auf den dem lichten Isotopen des aleichen Stoffes, erzielt werden. Es las-

Düsenquerschnitt entsprechenden Querschnitt sen sieh hierdurch sehr hohe Leistungen bei sehr ge-

gebiacht, au·" die bearbeitete Leiste Streifen aus drängter Gesamtbauart erreichen, ein Ergebnis, das

dem Düsenmaterial zur Bildung der beiden um so besser ist, je kleiner die Abmessungen, d. h.

Düs.-nwände (11, 12) aufgebracht und hierauf 20 auch je stärker die Umlenkung der Gase oder

der Füllstoff auf nichtmechanische Weise wieder Dämpfe, und je höher die Drücke sind, mit denen

entfernt wird. dieselben der Trenndüse zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Das Leistungsergebnis einer solchen Düse ist in kennzeichnet, daß die Stege (26) aus einem als außerordentlichem Maße von den Toleranzen ab-Tragteil (10) dienenden Blech aufgerichtet wer- 25 hängig, mit denen die Düsenenden, also insbesonden. dere die Abschälkante, aber auch die gegenüber-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- liegende abgerundete Leitkante für die Zuführung kennzeichnet daß auch die durch das Ausstan- der Gase oder Dämpfe, wie auch die Querschnitte zen der Stege (26) gebildeten Öffnungen (28) des Umlenkkanals und des Düsenschlitzes hergestellt durch den Füllstoff geschlossen werden. 30 werden. Da sich die Düsenschlitze andererseits

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 zweckmäßig über eine große Länge, etwa von 1 bi· bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen 2 m und darüber, erstrecken, ergaben sich bisher auf die Stege (26) und den Füllstoff (29; fest- wegen dci Kleinheit de; Abme«un£en und der nothaftend, insbesondere galvanoplastisch, auf- wendigen Einhaltung der extrem engen Toleranzen gebracht werden. 35 im//-Bereich außerordentliche fabrikatorischcSchwie-

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- rigkeiten. Die Wände müssen -iber ihre ganze Länge kennzeichnet, daß bei galvanoplastischem Auf- genau geradlinig durchgehen und dürfen sich bei der bringen der Streifen zur Erzeugung der Schäl- Bearbeitung nicht durchbiegen.

schneide (15) und/oder der abgerundeten L^r'n- Diese Schwierigkeiten haben dazu geführt, daß es

kante (14) abgeblendet wird. 40 bisher wirtschaftlich kaum möglich war, Trenndüsen

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 der oben beschriebenen Art, insbesondere für hohe bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertig- Gasdrücke, herzustellen, so daß die Anwendung des bearbeitung.der Düsenwände (U, 12) unter BiI- Trenndüsenverfahrens trotz seiner großen Vorteile, dung der Schälschneide (15) und der abgerun- die vor allem in der baulichen Gedrängtheit und der delen Leitkante (14) vor dem Entfernen des Füll- 45 sich daraus ergebenden geringen Platz- und Raumstoffes vorgenommen wird. beanspruchung liegen, bisher in großtechnischem

7. Nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 Maßstabe auf Schwierigkeiten gestoßen ist.

bis 6 hergestellte Trenndüse, dadurch gekenn- Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkei-

zeichnet, daß der Umlenkschlitzkanal (16) einen ten zu beheben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäG Durchmesser (fr) von einer Größenordnung von 50 dadurch gelöst, daß auf einem Tragteil einzelne V.-, bis ¹M mm aufweist. Stege in einer dem lichten Düsenschlitzquerschnitl

entsprechenden Form in Reihe hintereinander angeordnet und die Zwischenräume zwischen der Stegen durch einen, ohne das Stegmaterial anzugrei·

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 55 fen, auf nichtmechanische Weise entfernbaren Füll Ausbildung der Düsenwände von Trenndüsen mit stoff ausgefüllt werden, daß dann die aus den Steger Umlenkkanalen zum Trennen von gas- oder dampf- und dem Füllstoff gebildete Leiste durch gemeinsam« förmigen Stoffen mit unterschiedlichem Molekular- Bearbeitung auf den dem lichten Düsenquerschnii gewicht. entsprechenden Querschnitt gebracht, auf die be

Das sogenannte Trenndüsenverfahren, wie es 60 arbeitete Leiste Streifen aus dem Düsenmaterial zu durch die Arbeiten von E. W. Becker, z.B. in Bildung der beiden Düsenwände aufgebracht un< Atomwirtschafl, Juli 1968, S. 359 bis 362, bekannt hierauf der Füllstoff auf nichtmechanische Weise ist, beruht darauf, daß die gas- oder dampfförmigen also z. B. durch thermische oder chemische Behänd Stoffe einer Trenndüse zugeführt werden, an der sie lung, wieder entfernt wird.

unter möglichst hohem Druck und mit extrem klei- 65 In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfin nem Krümmungsradius über die abgerundete Kante dungsgemäßen Verfahrens werden die Stege au der einen Düsenwand geführt und zu der von der einem als Tragteil dienenden Blech — nach ent snderen Düsenwand gebildeten Abschälschncide ab- sprechendem Ausstanzen unter Wahrung des Zusam

menhanges mit dem Riech entlang einer quer zur Reihe liegenden Seite — aufgerichtet.

Die gebildeten Leisten müssen dem genauen lichten Piiscnschlilzquerschnitt zwischen den beiden Diisenwiinden entsprechen. Da durch das Füllmaterial in Ve: bindung mit den Siegen, wobei auch die durch Ausstanzen der Stege gebildeten Öffnungen durch den RiIUoIi geschlossen werden können, eine für emc Bearbeitung ausreichend steife Leiste gebildet wird, ist es möglich, bei der Bearbeitung de* Stege b/v.. der Düsenwände die erforderlichen extrem kleinen Toleranzen einzuhalten und hierbei ein Durchbiegen der die Diisi nwände bildenden aulüL-i/.ten Streifen zwischen den Stegen zu vermeiden.

!)ie die Düsenwande bildenden "streifen, vorzuas- \wi-c aus einem hochwertigen Blech, werden zweckma'.Viii festhaftend, z. B. durch Kleben, Schweißen öd dgl. auf die zuvor hergestellte Leiste aufgebracht. fs ist auch möglich, die Düsenwande ->uf galvani·.. hem oder galvanoplastischem Wege aufzutragen. IKi bei kann der Streifen zur Erzeugung der Schälsc-neide und'oder der abgerundeten Leitkante abgi' !endet werden.

Die Düsenwande können aber gegebenenfalls auch gun/ oder teilweise als fertiggewalzte Bleche aufgebracht werden, unter Umständen auch derart, daß iiüch dem Aufbringen nur noch die Endbearbeitung, insbesondere der Schälschncide und der abgerundeten Leukante vor dem Entfernen des Füllstoffes, vorgenommen wird.

Als Füllstoff kommt insbesondere ein Gießharz, ein Gießmetall oder ein ähnlicher Stoff in Betracht, der sich spurenfrei lösen läßt, ohne daß unerwünschte Einwirkungen auf das Düsenmaterial auftreten können.

Als Düsenmaterial kann z. B. Walzbronze, Nickel, Nickellegierungen, Stähle, z. B. Nickelchromstähle, Edelmetalle oder deren Legierungen verwendet wer-

Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf eine nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellte Trenndüse. Im Gegensatz zu den bekannten Düsen kann dieselbe infolge der großen Herstellungsgenauigkeit auf jegliche, etwa hakenförmige Abstützung der die SchüLchneide bildenden Düsenwand an der äußeren Führungswand verzichten, indem lediglich die beiden mit abgerundeter Leitkante und Schälschneide versehenen Düsenwande der mittleren Düsenschlitzkanals durch einzelne Siege gegeneinander versteift sind.

Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Trenndüse in starker Vergrößerung,

Fig. la eine noch stärkere Teilvergrößerung 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, F i g. 5 das Ergebnis einer dritten Verfahrensstufe, Fig. 6 das Ergebnis einer vierten Verfahrensstufe und

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 Düsenwande 11 und 12 und die äußere Führungswand 13, wobei die Düsenwande 11 und 12 zwischen dem Grundblech 10 und der Führungswand 13 unverschiebbar eingespannt bzw. mit den vorgenannten Teilen in geeigneter Weise fest verbunden sind. Die Diisenwände 11 und 12 sowie die Führungswaiu! 13 erstrecken sich über eine im Vergleich zu der R!-;inlieit der Düsenabmessungen sehr große Länge, z. B. I bis 2 m oder darüber. Die Düsenwande bestehen aus einem hochwertigen Material, das so gewühlt ist.

ίο daß es bei der erwähnten und nachfolgend noch näher beschriebenen thermischen oder chemischen Behandlung zur Entfernung des Füllstoffes nicht angegriffen wird. In der Regel eignen sich hierzu die bereits oben angegebenen Werkstoffe.

Die Düsenwand 11 weist an ihrem F.nde einen verjüngten Tei! 1 i α auf, der in eine abgerundete Kante 14 ausläuft. Die gegenüberliegende Di'isenwand 12 ist in ihrem Er -.eil 12« zu einer Abschälschneide 15 geschliffen, bie Endteile 11« und 12a der Düsenwände weisen an ihrer Unterkante einen bestimmten Abstand α auf, der /. B. etwa im Bereich von 0,1 mm liegt.

Die Führungswand 13 ist im Bereich der Düsenwandenden 11*7, 12« mit einem U-förmig gebogenen Teil 13« um diese Endteile der Düsenwande herumgekröpft, so daß zwischen den Hndkanten 14, 15 der Düsenwände und der Innenwandfläche Ι6λ des ausgebogenen Führungswandteiles 13« ein U-förmiger Umlenk-Schlitzkanal 16 für den Durchtritt des gas- oder dampfförmigen Stoffes, z. B. von etwa 0,02 bis 0,03 mm Schlitzbreite gebildet wird. Die ganze Breite h des durch die Endteile 11 λ, 12η der Düsimiwände und durch den Umlenkkanal 16 gebildeten Düsenaggregates liegt demgemäß in der Größcnordnung von nur etwa '-'s bis ¹^mm.

Der gas- oder dampfförmige Stoff tritt durch eine Öffnung 17 in der Führungswand 13 in Pfeilrichtung T₁ in den einen Längsraum 18 ein und wird in den Umlenkkanal 16 zur trenndüse geleitet, wo die molekular schwereren Gasteilchen an der U-förmig gebogenen krümmungsäußeren Innenfläche des Umlenkteiles 13n der Führungswand 13 in Pfeilrichtung τ., in den zweiten Längsraum 19 und durch die Öffnung 20 in der Führungswand 13 abgeleitet werden, während die molekular leichteren Stoffteilchcn mit Bezug auf den Krümmungsmittelpunkt M des Umlenkkanals 16 einwärts gedrängt und durch die Schälschneide 15 in den schlitzförmigen Düsenkanal 21 in Pfeilrichtung .ν., abgeleitet werden.

Durch die kaskadenförmige Hintereinanderschaltung einer großen Zahl derartiger Trenndüsen kann eine weitgehende, praktisch vollständige Trennung der leichteren Teilchen von den schwereren Teilchen erzielt wurden.

In den Fig. 2 bis 7 ist das Herstellungsverfahren der Düsenwande 11 und 12 mit abgerundeter Leitkante 14 und Schälschncide 15 im einzelnen dargestellt und beschrieben.

Wie F i g. 2 und 3 zeigen, werden zunächst aus dem als liagteii dienenden Grundblech 10 einzelne Stege 26 an drei Seiten 27«, 27 ft 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 nunmehr ein Füllmaterial 29 eingebracht, insbesondere eingegossen, derart, daß das Füllmaterial zusammen

mit den Stegen 26 eine über die Länge der späteren Trenndüse durchgehende Leiste 30 (Fig. 4) bildet, deren Querschnitt zunächst durch das Profil der aufgerichteten Stege 26 bestimmt wird. Vorzugsweise werden hierbei auch die Öffnungen 28 mit dem Füllstoff angefüllt.

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 Düsenmalerial, d.h. das Material der Düsenwände 11 und 12 sowie vorzugsweise auch der Stege 26 od. 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 Düsenschlitzkanals 21 erhält. In Fig. 4 ist die eine Profilfläche 31 als bereits bearbeitet dargestellt, während die andere, in ihrer Begrcnzungslinie strichpunktiert dargestellte Profilfläche 32 noch der Bearbeitung bedarf.

F i g. 5 zeigt die auf diese Weise gebildete Leiste 30, die aus den Stegen 26 und dem Füllstoff 29 besteht, nach einer weiteren Verfahrensstufe, bei der die Düsenwände 11 und 12 aiii die Profiinächen 31 und 32 der Leiste 30 dicht aufgelegt sind. Die Düsenwände werden hierbei als dünne Blechstreifen aufgelegt und durch geeignete Werkzeuge fest gegen die Leiste 30 gedruckt, so daß sie die vorgeschriebene genaue Profillage der herzustellenden Schlitzdüse einnehmen. Die Leiste 30 nimmt hierbei die Arbeitsdrücke auf.

FIs kann nunmehr, sofern nicht bereits die Düsenwände 11 und 12 an ihren aufgebogenen llndtcilen durch vorangehende Bearbeitung in den Endzustand gebracht worden sind, die Bearbeitung der DiKonwände 11 und 12 durch Fräsen oder Schleifen stallfinden, indem, wie F i g. (i und 7 zeigen, die abgerundete Leitkante 14 am Endteil 11« der Düsenwand 11 bzw. die Schälschneidc 15 am Endteil 12« der Düsenwand 12 durch Entfernung der Materialteile

ίο 33 und 34 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 11« und 12« vermieden wird und nach dem Einbau der Düsenwände in das Düsenaggrcgai auch geringste Toleranzen genau eingehalten werden können.

Nach Fertigstellung der Bearbeitung wird dei Füllstoff entfernt, insbesondere ^!— je nach Art des Füllstoffes und des Düsenmaterials — durch Erhitzen über die Schmelztemperatur des FüllstofTes oder durch chemisches Herauslösen aus dem Düsenniaterial, so daß lediglich das Düsenmaterial mit den Stegen 26 verbleibt, wobei zwischen den Düsenwänden 11 und 12 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 Profüfläehen 31, 32 der Leiste 30 ganz oder teilweise entfällt, da die Stege 29« bereits grundsätzlich in ihrer endgültigen Form aus dem Grundblech 10 ausgestanzt werden, wodurch sich auch die entsprechende Form dei Öffnungen 28a im Grundblech 10 ergibt. Selbstverständlich kann auch in diese mFalle eine Nachbear beitung der Profilflächen stattfinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Patentansprüche· gelenkt werden. Die molekular schwereren Teilchen 'l ' des gas- oder dampfförmigen Stoffes werden hierbei

1. Verfahren zur Ausbildung der Düsenwände unter der Zentrifugalwirkung der Strömung auf der

von Trenndüsen mit Umlenkkanalen zum Tren- radialen Außenseite des gekrümmten Kanals über

nen von gas- oder dampfförmigen Stoffen mit 5 die sehneidenförmige Schälkantc abgeleitet, während

unterschiedlichem Molekulargewicht, dadurch die molekular leichteren Teilchen radial einwärts in