DE2041851A1

DE2041851A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Partikeln,insbesondere kugelfoermigen Partikeln

Info

Publication number: DE2041851A1
Application number: DE19702041851
Authority: DE
Inventors: Hayes Michael Richard
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1969-08-25
Filing date: 1970-08-24
Publication date: 1971-03-11
Also published as: FR2060671A5; GB1297788A; US3672500A

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. ERiCH SCHUBERT

Abs.: Pdwtanwali Dipt-Ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner StraBe 227 Postfach 325

70 094 Kü/sb

Telefon: (0271)32409

Telegramm-Adr.: Patsdiub, Siegen Postscheckkonten: Köln 10i931, Essen 20362 Bankkonten: Deutsche Bank AG., Filialen Siegen u. Oberhausen (RhId.)

22. August 1970

United Kingdom Atomic Energy Authority, 11, Charles II Street, London S.W.l, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Pateetanmeldung Nr. 42231/69 vom 25. August 1969 beansprucht

Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Partikeln, insbesondere kugelförmigen Partikeln.

109811/U20

ORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sortieren von durch Sph'äroidisierungs-Prozesse hergestellten Partikeln entsprechend ihrer Kugelgestalt sowie auf eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.

Bei bekannten Verfahren zu diesem Zweck werden ge^Kigte ends lose Bänder oder -Gurte verwendet, wobei Partikel, die sortiert werden sollen, auf das obere Ende des Bandes oder Gurtes aufgebracht werden, welches bzw. welcher in einer solchen Richtung angetrieben wird, daß nichtsphärische Partikel nach oben getragen werden, während sphärische Partikel entgegen der Bewegungsrichtung des Bandes oder Gurtes nach unten rollen.

Bei einem weiteren bekannten Vorschlag werden die zu sortierenden Partkel dein oberen Bereich eines sich bewegenden Endlosbandes zugeführt, welches zur horizontalen Ebene geneigt ist, und zwar in der Nähe eines ortsfestenFührungsbauteils, der den mit der Bandoberfläche in Berührung stehenden Partikeln eine parabolische Bewegung auferlegt. Die Wege der Partikel über das Band hinweg sind so, daß sie entsprechend ihrer Kugelgestalt an verschiedenen Stellen entlang der unteren Kante des Bandes enden.

Die oben beschriebenen bekannten Verfahren haben eine begrenzte Ansprechempfindlichkeit bei der Unterscheidung zwischen sphärischen und nichtsphärischen Partikeln und erfüllen außerdem nicht immer die Bedingungen industrieller Verfahren, wie beispielsweise der Herstellung überzogener Kernsbrennstoff-Partikel, wo es notwendig ist, zerbrochene und mißgestaltete Kugeln sowie andere Trümmerstücke zu entfernen, bevor und nachdem die Überzugsschichten aufgebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren mit einem höheren Grad von Empfindlichkeit bei der Unterscheidung zwischen sphärischen und nichtsphärischen Partikeln sowie eine dementsprechend verbesserte Vorrichtung zu schaffen.

109811/1420

BAD ORIGINAL

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Sortieren von Partikeln entsprechend ihrer Kugelgestalt besteht darin, daß diese Partikel der oberen Fläche eines im wesentlichen horizontal angeordneten Drehtisches zugeführt werden, auf welchem die Partikel sowohl radi /il als auch in Umfangsrichtung so beschleunigt werden, daß der überwiegende Teil der Oberfläche jedes Teilchens in Berührung rait der Oberfläche des Tisches kommt, bevor es an der Peripherie des Tisches abgeworfen wird.

Bei einem solchen Verfahren erhöhen Unregelmäßigkeiten und Defekte an der Oberfläche eines unternormalen Teilchens den Widerstand zwischen dem Teilchen und der Oberfläche des Tisches und führen dazu, daß das Teilchen weiter um den Tisch herumgetragen wird, bevor es endgültig an der Kante abgeworfen wird, wobei Sarameleinrichtungen an beabstandeten Stellen um die Kante des Tisches herum vorgesehen werden können, um die Teilchen bzw. Partikel von verschiedenen Gütegraden der Kugelgestalt zu sammeln.

Vorzugsweise werden die Partikel durch Schwerkraft einzeln nacheinander auf die obere Fläche des Tisches in der Nähe der Mitte desselben aufgegeben.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 in der Draufsicht die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1, während Fig. 3 eine Schnittansicht eines Einzelteils der Fig. 1 wiedergibt.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist ein horizontal angeordneter, als drehbare Scheibe ausgebildeter Tisch 1 eine Einrichtung zum Drehen desselben in der durch den Pfeil Λ angedeuteten Richtung auf.Über dem Tisch 1 und in der Nähe seiner Mitte ist ein kleiner Aufgabetrichter bzw. Einfülltrichter 2 angeordnet, der als Aufnahme-

109811/U20

BAD

behälter wirkt, von welchem Kernbrennstoff-Partikel, die entsprechend ihrer Kugelform sortiert werden sollen, auf den Tisch 1 aufgegeben werden. Die Beschxckungsgeschwindigkeit der Kernbrennstoff-Partikel von Aufgabetrichter 2 auf den Tisch 1 wird durch den Innendurchmesser einer Beschickungsrutsche 3 am Boden des Aufgabetrichters 2 gesteuert, wobei den zu sortierenden Partikeln die Möglichkeit gegeben wird, entlang dieser Rutsche einzeln nacheinander zu laufen, ferner durch die Amplitude der Vibration, welche auf den Aufgabetrichter von einem 50-h!z-Vibrator 4 über einen Vibratorarm 5 zur Einwirkung gebracht wird.Der Aufgabetrichter 2 weist eine flexible Befestigung 6 auf, die als Schwenkpunkt dient. Kernbrennstoff-Partikel werden dem Aufgabetrichter 2 von einem Haupttrichter 7 zugeführt, der über dem ersteren angeordnet ist und einen Auslaß 8 aufweist, der sich in den Aufgabetrichter 2 hinein erstreckt. Partikel fließen vom Haupttrichter 7 nur dann in den Aufgabetrichter 2, wenn der Pegel im Aufgnbetrichter 2 unter das untere Ende des Auslasses 8 abfällt. Die Anordnung der Trichter 2 und 7 stellt sicher, daß der Pegel von Kernbrennstoff-Partikeln in Aufgabetrichter 2 automatisch konstant bleibt und vom Pegel der Kernbrennstoff-Partikel im Haupttrichter 7 unabhängig ist.

Unmittelbar über der Oberfläche des Tisches 1 sind ein kurzer Ablenk-Prallkörper 9 und ein langer Abnahme-Prallkörper 10 angeordnet, wobei die unteren Kanten der Prallkörper die Oberfläche des Tisches 1 berühren. Fig. 3 zeigt die Halteeinrichtung für jeden der Prallkörper 9 und 10, wobei diese Einrichtung einen Haltestab 11 aufweist, dessen unterstes Ende an einem Klenmbauteil 12 befestigt ist, welcher sich über die Länge des Prallkörpers erstreckt und in welchem flexibles Material 13, welches den Prallkörper bildet, sitzt. Die untere Kante des flexiblen Materials steht mit der Oberfläche des Tische3 1 in Berührung und führt in die Drehrichtung des Tisches 1, die durch den Pfeil A angedeutet ist. Durch eine Einr^gelung der Haltestäbe 11 können die Stellung und der Winkel der Prallkörper 9 und 10 in Bezug auf die Oberfläche des Tisches 1 eingestellt werden.

109811/U20

BAD ORIGINAL

Der Tisch 1 sitzt auf einer Antriebswelle 14, die mit einem in seiner Drehzahl regelbaren Antriebsmotor 15 gekuppelt ist. Die Peripherie des Tisches 1 umgibt ein Sammeltrog 16, der durch vertikale Platten 18 in Abschnitte 17 unterteilt ist. Jeder der Abschnitte 17 hat einen abschüssigen Boden (Gefälle in Richtung des Pfeiles B), der in eine Sarinelschütte 19 führt, die in einen Sammelbehälter 20 nündet.

Beim Betrieb werden Kernbrennstoff-Teilchen, die entsprechend ihrer Rundheit bzw. Kugelform sortiert werden sollen, in den Haupttrichter 7 eingegeben, und von dort gelangen sie in den kleinen Aufgabetrichter 2, der durch den 50-Hz-Vibrator k über den Vibratorarm 5 in Schwingung versetzt wird. Die Partikel werden auf diese Weise einzeln nacheinander von Aufgabetrichter 2 entlang der Zuführungsrutsche 3 gefördert und auf die Oberfläche des Tisches 1 abgegeben. Die Partikel werden dann auf dem Tisch 1 herumgefördert und rollen gleichzeitig nach außen in Richtung auf die Kante des Tisches 1 als Folge der Zentrifugalkraft, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel über die Oberfläche des Tisches 1 von den Reibungskräften abhängig ist, die zwischen jedem Partikel und der Oberfläche des Tisches 1 wirksam sind. Diese Reibungskräfte sind eine Funktion der Rundheit bzw. Kugelform des Partikels und jeglicher Oberflächenfehler, Unregelmäßigkeiten oder Abflachungen, die vorhanden sind. Da jedes Teilchen in Richtung auf die Kante des Tisches 1 sich bewegt, wird es auch in Umfangsrichtung beschleunigt, und zwar als Folge »eines kontinuierlich zunehmenden Bahnradius über die Oberfl acht: des Tisches 1, Jedes Teilchen rollt daher unter den Einfluß von zwui kontinuierlich zunehmenden Kräften, die im rechten Winkel wirken, und sonit berührt der überwiegende Teil der Oberfläche jedes Teilchens dim Tisch 1 zu irgendeiner Zeit während dessen Lauf von der Mitte bis zur alitieren Kante des Tisches Auf diese Weise bewegen sich jene Teilchen, die ο im: gut« Kugelform haben, schnell auf die Kante des Tisches 1 zu, wobei aii> Wegen folgen, wie sie durch die gestrichelte Linie C. in Fig. 1 angedeutet sind, während jene Partikel, die eine Hchli-chtere Kugel form haben und Oborflfichenf(»hler aufweisen, weiter um den Tisch 1 herum getragen werden,

1 0 9 8 1 1 / 1 4 2 0

BAD ORIGINAL

wobei sie Wegen wie den gestrichelten Linien C„ und C, der Fig. 1 folgen. Partikel von noch schlechterer Rundheit bzw. Kugelform werden noch weiter um den Tisch 1 herumgetragen, wobei sie Wegen folgen, wie sie beispielsweise durch die Linien C. u*nd C₁- der Fig. 1 dargestellt sind, bevor sie von der Kante des Tisches 1 abgeworfen werden. Partikel von sehr schlechter Form folgenrWegen wie der gestrichelten Linie C,- in Fig. 1, oder gebrochene Partikel und andere Bruchstücke bewegen sich nicht über die Kante des Tisches 1, sondern folgen Wegen wie den gestrichelten Linien C_ und C~ in Fig. 1. Der Ablenk-Prallkörper 9 stellt sicher, daß Partikel, welche den inneren V/egen folgen, wie durch die gestrichelte Linie C_R dargestellt, nach außen so abgelenkt werden, daß sie einen Weg einnehmen, um den Ablenk-Prallkörper 10 zu treffen, so daß eie sich nicht in der Mitte des Tisches 1 sammeln, wo sie das Zuführen von frischen Partikeln aus der Zuführungsrutschc 3 blockieren könnten. Die Partikel, welche Wegen folgen, wie sie beispielsweise durch die gestrichelten Linien C- und C₀ der Fig. 1 dargestellt sind, werden nach der Kante des Tisches 1 durch den Prallkörper 10 abgelenkt und von der Kante des Tisches 1 abgeworfen.

Die Partikel, die von der Kante des Tisches 1 abgeworfen werden, fallen in einen der Abschnitte 17 des Sammeltroges 16, und zwar entsprechend ihrem Rundheitsgrad bzw. den Gütegrad ihrer Kugelform und gelangen in die zugehörige Sammelschütte 19 und von dort in den entsprechenden Sammelbehälter 20.

In üblicher Weise kann der Drehtisch 1 aus Perspex (HTM) "Bakelit" (RIM) oder Metall bestehen. Im Falle von Tischen von nicht-leitendem Material,wie beispielsweise Perspex oder Bakelit, wird die Oberfläche durch Aufbringen eines Films aus einer metallischen Substanz oder kolloidalem Graphit elektrisch leitend gemacht. Dies geschieht, um den Aufbau statischer Aufladungen an der Oberfläche des Tisches zu vermeiden, welche die freie Bewegung der Partikel stören können. Die Drehgeschwindigkeit des Tisches 1 kann im Bereich von 10 - 50 Umdrehungen/min, liegen, während Tischdurchnesser im Bereich von 12 - 25 Zoll (etwa 30 - 60 cm) verwendet werden

109811/U20

BAD ORIGINAL

können, wobei Tische nit größerem Durchmesser die Verwendung einer höheren Partikel-Zuführgeschwindigkeit bzw. -rate zulassen. Geeignete Prallköprer 9 und 10 werden aus einem 50 mm-Polyäthylenstreifen hergestellt.

Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht die Anpassung an eine weitere Vielfalt von partikelförmigen Materialien und Abmessungen durch Ändern der Drehgeschwindigkeit des Tisches 1,indem der in seiner Drehzahl regelbare Antriebsmotor 15 eingestellt wird. Außerdem können Stellung und Winkel der Prallkörper 9 und 10 sowie des Trichtersystems (2 und 7) eingeregelt werden, um die Selektivität des Verfahrens zu ändern.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der in beiliegenden Patentanspruch 1 unrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination « in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

109811/1A20

BAD ORIGINAL

Claims

2OA 1851

70 094- Kü/Sch

Patent anspr üche

1 ο Verfahren zum Sortieren von Teilchen entsprechend ihrer Kugelgestalt, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel oder Teilchen der oberen Fläche eines im wesentlichen horizontal angeordneten Drehtisches zugeführt werden, auf welchem die Partikel sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung so beschleunigt werden, daß der größte Teil der Oberfläche jedes Teilchens in Berührung mit der Oberfläche des Tisches kommt, bevor es an der Peripherie des Tisches abgeworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel an der Peripherie des Tisches in Sammeleinrichtungen abgeworfen werden, welche an beabstandeten Stellen um die Peripherie des Tisches herum angeordnet sind.
3« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen durch Schwerkraft einzeln nacheinander auf die Oberfläche des Tisches im mittleren Bereich desselben zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen Kernbrennstoffteilchen sind.,
5. Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch

1 bis 3, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen horizontal angeordneten Drehtisch, der auf einer Antriebswelle sitzt, welche mit einer Antriebseinrichtung zum Drehen des Tisches in der einen Richtung mit einer konstanten Geschwindigkeit

1 0 9 8 1 1 / U 2 0

BAD ORIGINAL

gekuppelt ist, durch eine Zuführungseinrichtung zum Aufbringen von Partikeln mit einer kontrollierten Geschwindigkeit in den Mittelbereich der Oberfläche des Tisches, durch ortsfeste Führungseinrichtungen, die sich schräg zur Peripherie des Tisches erstrecken und die Oberfläche des Tisches berühren, um Partikel von der Oberfläche des Tisches abzuleiten, wenn diese Partikel sich nicht in Richtung auf die Peripherie des Tisches während einer Umdrehung desselben bewegt haben, sowie durch Sammeleinriclitungen, die an beabstandeten Stellen um die Peripherie des Tisches herum zum Aufsammeln der von der Kante des Tisches abgeworfenen Partikel vorgesehen sind=
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Tisch scheibenförmig ausgebildet ist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen aus entsprechendem flexiblem Material bestehen und hinsichtlich ihrer Stellung und ihres Winkels in Bezug auf die Oberfläche des Tisches einstellbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7₅ dadurch gekonnzeichnet, daß der Drehtisch aus nicht-leitendem Material besteht, wobei dessen Oberfläche durch Aufbringen eines Films aus einem geeigneten Metall oder aus kolloidalem Graphit elektrisch leitend gemacht ist.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tisches innerhalb eines Bereiches von 10 bis 50 Umdrehungen pro Minute variierbar ist.

109811/1420

BAD ORIGINAL

- ίο -

ΙΟ= Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des verwendeten Drehtisches im Bereich von 12 bis 25 Zoll (30 bis 60 mm) liegt.

109811/1420

!53

Leerseite