DE2213478A1 - Gasentnahme-Einrichtung für Ultrazentrifuge - Google Patents

Description

410-18.495P 20. 3. 1972

Commissariat a, 1'Energie Atomique, Paris (Frankreich)

Gasentnahme-Einrichtung für Ultrazentrifuge

Die Erfindung betrifft eine Gasentnahme-Einrichtung für eine Ultrazentrifuge und insbesondere, aber nicht ausschließlich, für den Fall, daß das geschleuderte Gas Uraniumhexafluorid ist.

Bekanntlich benutzt man bei den herkömmlichen Ultrazentrifugen, um die Entnahme von Gas zu bewirken, oft folgende Mittel:

Entweder verwendet man - im allgemeinen als Schaufeln bezeichnete - Bauteile, die einen Teil des durch die Geschwindigkeit des Gases in der Schleuderkammer der Ultrazentrifuge erzeugten dynamischen Druckes ausnutzen, um einem Teil dieses Gases das Entweichen aus der Trommel unter

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höherem statischen Druck als demjenigen Druck zu ermöglichen, der dem Durchmesser der Trommel, wo diese Schaufeln angeordnet sind, entspricht. Bei diesen Ausführungsarten ist jede der Schaufeln, welche die an Bestandteilen reichen und die armen Gasteile entnehmen, in einer Kammer angeordnet, die am Ende der Trommel angeordnet und von dieser durch eine bewegliche Wand getrennt ist, damit nicht die Drehung des mittels der Fliehkraft zu trennenden Gases gebremst wird. Aber bei diesen bekannten Lösungsformen macht das Vorhandensein dieser Kammer insbesondere die Probleme des Wärmetausches schwierig und erschwert es daher, in der Trommel eine Zirkulation der Gas-Teile im Gegenstrom zueinander zu erreichen.

Oder man benutzt bewegliche Bauteile in Form von im allgemeinen in die Trommelböden gebohrten Öffnungen, durch die das Gas mit einem Druck entweicht, der gleich dem statischen Druck ist, welcher dem radialen Abstand der Entnahmestelle entspricht. Das Gas wird dann in ortsfesten, "Diffusoren" genannten Kammern aufgefangen, die so eingerichtet sein können, daß sie den der Umlaufgeschwindigkeit entsprechenden dynamischen Druck zum Teil zurückgewinnen. Bei dieser Lösungsform entsteht eine Schwierigkeit, weil aus Rücksicht auf die mechanische Festigkeit die Löcher nur in verhältnismäßig geringem Abstand von der Drehachse der Trommel angeordnet werden können, insbesondere wenn die Nenndrehzahl der Zentrifuge sehr groß ist. Das entnommene Gas fällt dann mit relativ geringem Druck an, und daraus entsteht ein weiterer schwerer Nachteil, wenn mehrere Zentrifugen hintereinander geschaltet werden. Eine weitere Schwierigkeit endlich besteht in der Abdichtung zwischen den ortsfesten und den umlaufenden Teilen, wo ein nicht zu vernachläHsigender , Druck herrscht.

ORiQINAL INSPECTED

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Die Erfindung liefert eine umlaufende Entnahmevorrichtung, welche diese Nachteile mildert.

Die Erfindung betrifft also eine Gasentnahme-Einrichtung für eine Ultrazentrifuge mit zylindrischer Schleudertrommel, die an ihren Enden durch zur Drehachse quere Böden abgeschlossen ist, welche ihrerseits an Endteile in Form zylindrischer, zur Schleudertrommel koaxialer Kammern angeschlossen sind, die zum Innenraum der Trommel hin offen und mit diesem verbunden sind und deren Durchmesser kleiner als der Trommeldurchmesser ist. Die Erfindung besteht darin, daß sie mehrere rohrförmige, dünne, abnehmbare Bauteile aufweist, die in Öffnungen eingesteckt sind, welche unmittelbar in der Mantelwand der mit den Querböden der Schleudertrommel verbundenen Kammern angebracht sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß jeder rohrförmige dünne Bauteil aus einem Blech hergestellt ist, das in sich geschlossen ist und eine Fläche in Form eines Kegelstumpfes bildet, der durch zwei parallele, zu seiner Achse senkrechte Ebenen begrenzt ist, und das an der größeren Basis dieses Kegels eine Querschulter aufweist, die eng an die Innenseite der Mantelwand der Kammer angelegt wird, nachdem der Bauteil in die entsprechende Öffnung eingesteckt ist. Und eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß jeder rohrförmige Bauteil an dem seiner Querschulter entgegengesetzten Ende vorspringende Klauen aufweist, mit denen dieser rohrförmige Bauteil vorübergehend in seiner Öffnung befestigt werden kann.

Weitere Merkmale einer erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung werden aus der folgenden Beschreibung und Zeich-

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nung eines Ausführungsbeispiels ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 schematische Abbildungen einer Ultrazentrifugen-Trommel mit der erfindungsgemäßen Entnahmevorrichtung, im Längsschnitt in Achsebene gesehen;

Fig. 3 eine Abbildung eines der bei der praktischen Ausführung dieser Vorrichtung verwendeten rohrförmigen Bauteile, in Schrägperspektive gesehen, in größerem Maßstab.

i In allen diesen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen

Bezugszeichen versehen.

Xn Fig. 1 und 2 bedeutet das Bezugszeichen 1 den schematisch dargestellten unteren Teil einer Ultrazentrifuge, insbesondere für die Trennung von Uranhexafluorid. Dieser enthält eine zylindrische Trommel 2, die an ihren Enden (nur das untere Ende der Trommel ist gezeichnet) durch einen Querboden 3 abgesperrt ist, der an seinem Umfang einen zu- j rückgebogenen Teil h aufweist, der tangential an die Trommel 2 angeschlossen ist. Dieser Querboden 3 ist mit einer ringförmigen Lagerfläche 5 versehen, die einen Teil eines j

gasgeschmierten Lagers 6 bildet, das diese um eine senkrechte Achse kreisende Ultrazentrifuge trägt. Dieses Lager \ 6 wird seinerseits von einem ortsfesten Gehäuse 7 getragen, { welches die ganze Maschine trägt. !

Der die Trommel 2 absperrende Boden 3 ist übrigens in seinem mittleren Teil an eine offene zylindrische Kammer 8

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angeschlossen, die koaxial zur Trommel 2 und mit dem Innenraum der Trommel verbunden ist und deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Nenndurchmesser der Trommel 2 ist. Der Boden 9 ist mit einer zentralen Hülse 10 versehen, in der das obere Ende 11 einer Welle 12 befestigt ist, welche den sich drehenden Teil der Ultrazentrifuge trägt und diese gegenüber dem ortsfesten Gehäuse 7 dreht.

Erfindungsgemäß weist die Kammer 8 in ihrer Mantelwand eine Anzahl kreisförmiger Öffnungen 13 auf, die regelmäßig um die Drehachse des Ganzen verteilt sind und rohrförmige Bauteile aufnehmen, die in Fig. 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 14 versehen sind und im Betrieb einen Teil des in der Drehtrommel 2 herumgeschleuderten Gases entnehmen sollen, ohne den allgemeinen Betriebszustand der Zentrifuge zu stören. Das aus diesen rohrförmigen Bauteilen austretende Gas - es hat beim Austritt einen statischen Druck, der dem Austrittsradius entspricht - wird in einem Raum 15 aufgefangen, der einen Diffusor bildet und zum Traggehäuse 7 gehört.

In Fig. 1 und 2 - sie zeigen ein- und denselben Teil der Zentrifuge 1 - sind die rohrförmigen Bauteile Ik in zwei Stellungen gezeigt, die zwei aufeinanderfolgenden Phasen ihres Einbaues entsprechen. Fig. 1 zeigt diese Bauteile in die kreisförmigen Öffnungen 13 etwas - noch nicht ganz eingesteckt; Fig. 2 dagegen zeigt diese Bauteile bis zum Anschlag an die Mantelwand der Kammer 8 eingesteckt, was dem normalen Betriebszustand entspricht, in welchem diese Bauteile infolge der Fliehkraft auswärts gedrängt werden und mit ihren Rändern gegen diese Wand anliegen.

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Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab an einem der erwähnten rohrförmigen Bauteile ~\k die Einzelheiten der Ausführung. Wie dort ersichtlich, besteht dieser Bauteil aus einem dünnen Blech 16, vorzugsweise aus Leichtmetallegierung, welches in sich selbst etwa in Form eines Kegelstumpfes gefaltet ist, dessen Oberfläche durch eine Gerade, die sich auf einem Kreisumfang und einer festen Geraden bewegt und dabei parallel zu einer ortsfesten Ebene bleibt, gebildet und geometrisch durch zwei parallele, zur Symmetrieachse des Bauteils senkrechte Ebenen begrenzt wird. Diese Ebenen bestimmen zwei Basiskonturen 17 und 18, von denen die kleinere Kontur 17 etwas länglich abgeplattete Form und die größere Basiskontur 18 Kreisform hat. An diese größere Basiskontur schließt sich eine ebene Schulter 19 an, die sich eng gegen die Mantelwand der Kammer 8 anlegen kann, wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, der Bauteil ]h in die entsprechende Öffnung 13 ganz hineingesteckt ist. Im Betrieb kann das Anliegen der Schulter 19 genügen, Dichtung an der Wand der Kammer 8 zu bewirken; als Abwandlung könnte man jedoch zwischen dieser Schulter und der Wand einen zusätzlichen Dichtungsring anordnen (dieser ist nicht gezeichnet).

Das Einstecken der rohrförmigen Bauteile 14 läßt sich mit jedem geeigneten Mittel bewerkstelligen. Insbesondere kann man mittels einer Zange oder eines sonstigen Haltewerkzeuges die Bauteile durch den Innenraum der Trommel 2 vor ihre Öffnungen 13 bringen, indem man sie mit ihrer kleinen Endkontur 17 in diese Öffnungen einführt; die Stellung der Bauteile einzuhalten, dienen vorspringende Klauen 20, die aus dem Blech 16 erhaben herausgearbeitet sind und den , rohrförmigen Bauteil vorläufig an der Kammerwand fixieren.

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In der darauffolgenden Phase des Zusammenbaues braucht man nur leicht die kleine Grundkontur 17 von außen in einer zu ihrem großen Durchmesser queren Richtung zu verformen, so daß die vorspringenden Klauen 20 sich relativ zur zugehörigen Kontur der Öffnung 13 zurückschieben; dann kann man den Bauteil 14 weiter in diese Öffnung hineinschieben, bis die Schulter 19 zum Anliegen gegen die Kammerwand kommt, wie oben beschrieben. Dieser Vorgang läßt sich bewerkstelligen mit einer anderen Zange, die von außerhalb der Kammer her den Bauteil 14 erfaßt und ihn passend verformt und mittels deren man auf diesen Bauteil eine Zugkraft ausübt, die sein Einstecken in die zugehörige Öffnung vollendet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat folgende Vorteiles

Erstens erleichtert sie den Aufbau des Gehäuses 7f da das Einstecken der dünnen rohrförmigen Bauteile erst danach erfolgt. Zweitens erleichtern diese rohrförmigen Bauteile 14 das Einstellen des Druckes, da sie über die Länge dieser Bauteile hin wirken.

Wohl verstanden: Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und gezeichnete besondere Beispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle Abwandlungen.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Gasentnahme-Einrichtung für eine Ultrazentrifuge mit zylindrischer Schleudertrommel, die an ihren Enden durch zur Drehachse quere Boden abgeschlossen ist, welche ihrerseits an Endteile in Form zylindrischer, zur Schleudertrommel koaxialer Kammern angeschlossen sind, die zum Innenraum der Trommel hin offen und mit diesem verbunden sind und deren Durchmesser kleiner als der Trommeldurchmesser ist, dadurch gekennzeichnet , daß sie mehrere rohrförmige, dünne, abnehmbare Bauteile OM aufweist, die in Öffnungen (13) eingesteckt sind, welche unmittelbar in der Mantelwpnd der mit den Querböden (3) der Schleudertrommel (2) verbundenen Kammern (8) angebracht sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder rohrförmige dünne Bauteil aus einem Blech (16) hergestellt ist, das in sich geschlossen ist und eine Fläche in Form eines Kegelstumpfes bildet, der durch zwei parallele, zu seiner Achse senkrechte Ebenen begrenzt ist, und das an der größeren Basis dieses Kegels eine Querschulter (19) aufweist, die eng an die Innenseite der Mantelwand der Kammer (8) angelegt wird, nachdem der Bauteil OM in die entsprechende Öffnung (13) eingesteckt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder rohrförmige Bauteil OM an dem seiner Querschulter (19) entgegengesetzten Ende vorspringende Klauen (20) aufweist, mit denen dieser rohrförmige Bauteil OM vorübergehend in seiner Öffnung (13) befestigt werden kann.

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