DE2009725A1 - Vorrichtung zur Gasentnahme, insbeson dere fur Ultrazentnfugen - Google Patents

Description

• Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. BdIEiTZ sen. Dipl-ϊπ^. K. I.AMPRECHT

Dr.-Inr;. KMJ - E T 2 Jr. 410-15.44OP- 2.3.1970

β Münchon 22, Sieinsdorfstr. 10

Commissariat ä VEnergie Atomique, Paris (Prankreich)

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Vorrichtung zur Gasentnahme, insbesondere für

Ultrazentrifugen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gasentnahme» insbesondere für Ultrazentrifugen.

In den bereits bekannten Vorrichtungen wird die Entnahme zentrifugieren Gases im allgemeinen über Öffnungen jfl vorgenommen, die in den Böden vorhanden sind, die die Schleudertrommel der Zentrifuge verschließen, wobei diese Öffnungen im allgemeinen senkrecht zum entsprechenden Boden oder leicht geneigt zu dessen Achse in einer durch diese Achs^f- erlaufenden Ebene liegen. Dadurch entstehen gewöhnlich Turbulenzen beim Gasdurchtritt, und ein verhältnismäOig geringer Wirkungsgrad ist die Folge.

Eine Vorrichtung zur Gasentnahme, insbesondere für

4iO-(B 313O„3)-Hd-r (7)

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Ultrazentrifugen, mit einer zylindrischen Schleudertrom-■el, die um eine Achse drehangetrieben ist, mit zwei die Schleudertrommel verschließenden parallelen Boden, mit einer entlang der Achse verlaufenden Speiseleitung für zu zentrifugierendes Gas und mit einer Anzahl von Austrittslöchern für das Gas, die mindestens einem der Böden zugeordnet und im wesentlichen auf einem Kreis mit nineni Radius ungefähr gleich dem der Schleudertrommel verteilt sind, ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ausrichtung der Strömurif;srichtung des aus der Schleudertrommel ausströmenden Gases in Vorwärtsrichtung des Drehsinns und von der Achse nach außen·

Bei einer ersten Ausführung sind die Löcher direkt in einem der Böden der zylindrischen Schleudertrommel vorhanden. Bei einer anderen Ausführung sind die Löcher in einer Platte parallel zu einem der Böden vorgesehen, die im Innern der Schleudertrommel !montiert 1st, um mit dem Boden eine Kammer für den Durchtritt de· Gases zu bilden, wobei der Boden eine kreisförmige Auslaßöffnung für das Gas as Ausgang der Kammer hat.

Vorzugsweise ist der den Löchern zugeordnete Boden gegenüber einem Diffusor in der Nähe der Schleudertrommel angeordnet, der durch zwei kegelstumpffönnige Elemente gebildet wird, deren Öffnung sich mit wachsender Entfernung von der Schleudertrommel aufweitet. Vorteilhafterweise hat der Diffusor zwischen den kegelstumpfförmigen Elementen mindestens ein spiralenförmiges Leitblech, dessen Schrittweite oder Ganghöhe vom Gasdurchsatz und von der Drehzahl der Schleudertrommel abhängt·

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert· Es zeigen:

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Fig. 1 -schematiseh einen Achsschnitt durch eine Ultrazentrifuge, deren Böden mit der erfindungsge- mäßen Vorrichtung versehen sind;

Fig. 2 eine Ansicht in größerem Maßstab eines Teils von einem der Boden der Zentrifuge}

Fig. 3 eine Atisicht, ebenfalls in größerem Maßstab, de· Diffusors, der jedem der Boden der zylindrischen Trommel zugeordnet isti Und

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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des. Endabschnitts einer Zentrifuge gemäß einem änderen Ausführurtgsbeispiel der Erfindung. .

Nach Fig. 1 hat eine Ultrazentrifuge eine zylindrische Schleudertrommel 1, die aus einem Hantel 2 besteht, der an seinen beiden Enden durch zwei parallele Böden 3 und 4 verschlossen ist. Die Schleudertrommel 1 vird mit sehr großer Drehzahl um eine Hohlachse 5 angetrieben, die insbesondere das Einführen eines zu zentrifugierenden Gasgemisches in die Schleudertrommel !erlaubt.

Erfindungsgemäß sind die Böden % und 4 der Schleudertrommel 1 oder mindestens einer der Boden mit einer Vor» richtung zur Entnahme des in der SehleUdertroiBiiiei 1 zetttrifugi er ten Gases versehen, die im einfachsten Fiill trie in Fig. 1 durch eine Anzahl von Löchern gebildet vird» die vorteilhafterweise um die Achse 5 auf einem Kreis mit gegebenen Radius in der Mähe des Mantels 2'verteilt sind« Die Löcher 6 sind direkt in den Buden J "und ^ der Schleudertrommel 1 so hergestellt» daß sie insgesamt eine Sei*

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gung einerseits in Drehrichtung des Drehsinns 7 der Schleudertrommel und andererseits von der Hohlachse 5 nach außen zur Schleudertrommel haben,

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab die Ausführung der Löcher 6, die quer durch beispielsweise den Boden 3 verlaufen. Infolge der gegebenen Ausrichtung der Löcher 6 wird das Gas, das aus der Schleudertrommel 1 austritt, in «ine Absolutgeschwindigkeit versetzt, die gleich der Resultante der Antriebegeschwindigkeit (*) der Schleudertrommel 1, tangential zu dem Kreis, auf dem die Löcher verteilt sind und in Drehrichtung der Schleudertrommel ausgerichtet, und der Relativgeschwindigkeit V₀ des Gas-•trahles relativ zur Schleudertrommel 1 ist. Die Relativgeschwindigkeit V₁, hängt insbesondere von den Entnahmedurchsetz, dem Druck des Gases in der Schleudertrommel, den Querschnitt des Lochkanals und dem Winkel ab, den die Lochachse mit der Achse der Schleudertrommel 1 bildet. Die gegebene Ausrichtung der Lochachse ergibt eine Neigung in Drehrichtung der Relativgeschwindigkeit V_R, was zu einer beträchtlichen Erhöhung der resultierenden Geschwindigkeit V führt. In Fig. 2 bezeichnet der Winkel O( die Neigung der Achse des betrachteten Lochs 6 in Drehrichtung, ge-■essen zur vertikalen Richtung der Achse der Schleudertrommel 1, während der Winkel ß den Winkel darstellt, den der Gasstrahl mit der gleichen Achse der Schleudertrommel einschließt. Unter diesen Bedingungen kann die Energie entsprechend der Geschwindigkeit des aus der Schleudertroenel 1 über die Löcher 6 austretenden Gasstrahls teilweise in Form von Druck wiedergewonnen werden, insbesondere in einen Diffusor 8, der an der Schleudertrommel 1 wie in Fig. 1 abgebildet befestigt ist und vorzugsweise zwei Bleche 9 und 10 von in wesentlichen Kegelstumpfform

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aufweist, daran Achse »it der dar Behlettdertreaael 1 sa· saaaenfäilt und daran Öffnung alt wachsender In tf arming von letzterer zuniauat. Das Blech 9 lit an einer luderen. Schutzwand 11 befestigt, dia die Schleudertrommel 1 umgibt. Die·· Druckerhöhung daa au· der Sohleudertresael austretenden Gases, das in den Diffusor 8 eintritt, hat zur Folge, daß der Druck P_ Iffusor auf einen Wert erhöht ist, der.immer größer a* der Druck P₁ ist, der im Innern der Schutzwand 11 herrscht, was Dichtigkeitsschwierigkeiten zwischen der Schleudertrommel und deren Umgebung vermeidet» _Ϋ

Fig. 3 zeigt.in größerem Maßstab den Diffusor 8, in dem vorzugsweise zwischen den Blechen 9 und 10 mindestens ein Leitblech 12 in Form einer kontinuierlichen Spirale montiert ist, die zur Führung des Gases dient, das aus den Löchern 6 austritt,«und daait zur Erhöhung des Faktors der erhaltenen Rückgewinnung· Die Anzahl der Leitbleche 12 la Diffusor hängt ebenso wie die Ganghöhe dar Leitbleche von dem Gasdurchsatz und der Drehzahl dar Schleudertroaael 1 ab. Schließlich ist dar Abstand zwischen dea Boden der Sehleudertroaael und daa zugehörigen Diffusor immer klein, jedoch nicht vernaehlässigbar, so daß Schwingungen, Ausdehnungen usw. vermieden werden* . .

,Fig. k zeigt ein abgewandelte· AusfUhrungabeiepiel dar Erfindung, bei daa dar Faktor, dar lüekgewinnuxg dar kinetischen Energie in Fora ran Druck.la Siffasor 8 sech bester .I, Indea in der Hthe de· ledans J »Im Btrch· . trittskaaaer 13 fUr das aus der Sehleudertreaael 1 au·-: _: tretamda ttas vergesehen ist, va aa sich war oaa BIatrat<m ia 4a« Blf#H«ar ¥ar«liigt. 8« iitNa twill U* lir ladaa ait eifter parallelen Platte lh reraakea, 4ie la.tmmmtm,- ■

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der fchleudertroaeel 1 aa Mantel f «nil·«*, wobei di· Plait* 1% «it einer Anaahl von Löchern 15 in der NHhe ihre· XJmtmngm versehen 1st, die in die lasflser 15 «Unden· Jktr Beden 3 hat au0erdea eine kreiariagflraige Öffnung 16, die so durch den Beden 3 verHuft, dafl die lelatlvgeschwindigkelt des Gases im veeentliehen parallel zur Achse der Schleudertrosunel 1 gerichtet ist. Bei dies·» abgewandelten Ausführungsbeispiel 1st die resultierende Geschwindigkeit etwasgeringer als die alt de« Au*führungsbeispiel von Fig. 1 erhaltene. U« diese Unsulftnffllchkeit zu vermeiden, hat die krei»ringförmig· Öffnung i6 vorzugsweise Mehrere Schaufeln 17, die geeignet in Vorwärtsrichtung relativ xur Drehrichtung der Schleuder tr osuael 1 geneigt sind, UBi wie vorher die resultierende Geschwindigkeit zu erhöhen· Das aus der Schleudertrosmel 1 austretende Gas stroat anschließend spiralfSrwif in den Diffusor, wobei ein Teil der Energie in Fora von Druck zurückgewonnen wird«

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Claims (1)

1. Paten t anaprüche

   Vorrichtung zur Gasentnahme, insbesondere für Ultraatentrifugen, mit einer zylindrischen Schleudertrommel, die um «ine Achse drehangetrieben 1st, mit zwei die Schleudertrommel verschließenden parallelen Böden, mit einer entlang der Achse verlaufenden Speiseleitung für zu zentrifugierendes Gas und mit einer Anzahl von Austrittslöchern für das Ga·, die mindestens einem der Böden zugeordnet und im wesentlichen auf einem Kreis mit einem Radius nnpeführ gleich dem der Schleudertrommel verteilt sind, J| g e k e η η ζ e i c h η e t durch eine Einrichtung zur Ausrichtung der Strömungsrichtung des aus der Schleudertrommel (i) ausströmenden Gases in Vorwärtsrichtung des Drehsinn« (7) und von der Achse (5) nach außen*

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (6) direkt in einem der Böden (3_f h) er zylindrischen Schleudertrommel (i) vorhanden sind·

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß «die Löcher (15) in einer Platte (iJ») parallel zu einem der Böden (3, k) vorgesehen sind, die im Innern der Schleudertrommel (i) montiert let, um mit diesem Boden (3) eine Durchströmkammer (13) für das Gas ssu bilden, und daß dieser Boden (3) Am Ausgang der Kammer eine kreisrunde Austritts öffnung (.16) für das Gas. hat (Fig. 4).

   k. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet_f düß die kreisrunde Öffnung (16.) eine Anzahl vqn Schaufeln (i?) hat, die in yorwärtsrichtung des Drehsinns (7) der Sehleudertroiimel (i) geneigt sind (Fig. k).

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   5. Vorrichtung nach Anspruch 1_t dadurch gekennzeichnet, daß der den Löchern (6; 15) zugeordnete Boden (3) gegenüber einem Diffusor (8) in der Nähe der Schleudertrommel (1) angeordnet ist, der durch zwei kegelstumpfförmige Elemente (9» 1O) gebildet ist, deren Öffnung mit zunehmender Entfernung von der Schleudertrommel (i) größer wird (Fig. 1, 2, 3» *0.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (8) zwischen seinen kegelstumpfförmigen Elementen (9» 1O) mindestens ein spiralförmiges Leitblech (12) hat, dessen Ganghöhe von dem Gasdurchsatz und der Drehgeschwindigkeit der Schleudertrommel (1) abhangt (Fig. 3).

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