DE2221644C2

DE2221644C2 - Einrichtung zur Herstellung eines Granulats

Info

Publication number: DE2221644C2
Application number: DE19722221644
Authority: DE
Inventors: Peter Frederick Oxford Oxfordshire Wace
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1971-05-05
Filing date: 1972-05-03
Publication date: 1982-08-26
Also published as: IT972425B; FR2135598B1; GB1395486A; DE2221644A1; JPS5633134B1; CA995424A; FR2135598A1; BE783038A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung eines Granulats gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für bestimmte Produktionsvorgänge, beispielsweise für die Herstellung von Solen und/oder Gelen in Form von Kügelchen und für Sprühtrocknungsverfahren bedarf es einer schnellen Ausbildung von Flüssigkeitströpfchen, welche dann anschließend zur Fertigstellung des gewünschten Produkts nachbehandelt werden.

Hierbei ist es zur Erzielung eines befriedigenden Produktes wesentlich, daß Tröpfchen möglichst gleicher Größe erzeugt werden.

Hierzu ist eine bekannte Einrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Überzügen verwendbar (DE-PS 9 11 109), welche eine hohlnadelartige Düsenanordnung aufweist, die in Axialschwingung versetzbar ist Der aus der Hohlnadel austretende Flüssigkeitsstrahl wird durch die eingestellte, gleichmäßige Axialschwingung in Tröpfchen mit gleichmäßiger Größe aufgetrennt

Wenn dieser bekannten Einrichtung ein Reaktionsbehälter nachgeschaltet wird, dessen oberer Bereich mit einem Reaktionsgas und dessen unterer Bereich mit einer Reaktionsflüssigkeit gefüllt ist, dann ist es möglich, mit dieser bekannten Einrichtung ein befriedigendes Granulat zu erzielen.

Zur Erzielung eines Granulats mit hoher Ausbeute ist es erforderlich, mehrere Anordnungen der genannten Art zu verwenden, wobei allerdings das Problem auftritt, daß die Herstellung von Hohlnadeln, die hinsichtlich der Größe der Düsenöffnungen eine hinlänglich genaue Gleichförmigkeit aufweisen, aufwendig ist.

Wollte man ferner mehrere Hohlnadeln einem einzigen Reaktionsbehälter zuordnen, dann ergäbe sich zusätzlich zu dem genannten Aufwand auch noch die Schwierigkeit, ein gleiches Schwingungsverhalten jeder Düsenöffnung zu erreichen, weil das Eigenschwingungsverhalten der Hohlnadeln, das sich entsprechend der Anbringungsstelle ändern kann, die Tröpfchengröße auch darin unterschiedlich beeinflußt, wenn alle Hohlnadeln einen gemeinsamen Vibrationsantrieb zugeordnet sind.

Es wäre in diesem Falle erforderlich, die gemeinsamen Hohlnadeln einer Düsenanordnung im Verlauf einer langwierigen Prozedur derart aufeinander abzustimmen, daß die angestrebte, hohe Gleichmäßigkeit der Tröpfchen erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannte Anordnung dahingehend zu verbessern, daß eine höhere Ausbeute ermöglicht ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Düsenanordnung ein mehrdüsiger Spinndüsenkopf vorgesehen ist, welcher aus einem ganz anderen technischen Bereich, nämlich dem des Spinnereiwesens, bekannt ist

Da dieser Spinndüsenkopf ein massiver Block ist, der mit hinsichtlich der Form, Größe und Parallelität hochgenauen Bohrungen versehen ist, ist es möglich, an jeder der Austrittsöffnungen dieses Spinndüsenkopfes,

is wenn er in Vibration versetzt ist, gleich große Tröpfchen zu erzielen, weil jede der Austrittsöffnungen infolge der massiven Ausbildung des bekannten Spinndüsenkopfes die gleiche Schwingungszahl aufweist

Das Problem der hochgenauen Ausbildung der

einzelnen Düsenöffnungen ist bei Spinndüsenköpfen

längst gelöst und derartige Spinndüsenköpfe sind im Handel preiswert erhältlich.

Ein derartiger Spinndüsenkopf hat beispielsweise bei

einem Durchmesser von 1 cm sechs Düsenöffnungen und kann in bezug auf diese nicht nur in Axialrichtung, sondern gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung auch in Querrichtung in Vibration versetzt werden, was bei der Mehrfachanordnung bekannter Hohlnadeln nicht

möglich wäre, da deren Eigenschwingungsverhalten in Querrichtung ganz besonders ausgeprägt ist

Die geringe Masse eines derartigen bekannten Spinndüsenkopfes gestattet problemlos die Verwendung bekannter Vibrationsantriebe.

Die Erfindung gestattet somit auf überraschend einfache Weise durch zweckwidrige Verwendung eines fachfremden, bekannten Bauteils die eklatante Erhöhung der Ausbeute der obengenannten Anordnung.
Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt nachstehend eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, deren einzige Figur eine schematisierte Darstellung einer unter anderem zur Herstellung von Kernstoffbrennteilchen verwendbaren Vorrichtung zeigt

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung enthält einen Spinndüsenkopf 1, wie er in der Rayonspinnerei Verwendung findet Er ist auf einer über ein Verbindungsglied 3 mit einem elektromagnetischen Vibrationsantrieb 4 verbundenen Halterung 2 angebracht Der Spinndüsenkopf 1 ist mit seiner Halterung über einer kreisförmigen Eintrittsöffnung 5 eines zylindrischen und ein kegelförmiges Unterteil 7 aufweisenden Behälters 6 angeordnet Im Betrieb wird eine zu Tröpfchen zu versprühende und anschließend

zur Ausbildung von Teilchen mit Wirkstoffen zur Reaktion zu bringende Flüssigkeit über eine Leitung 8 dem vibrierenden Spinndüsenkopf 1 zugeführt Die gebildeten Tröpfchen fallen durch die Öffnung 5 hindurch in den Behälter 6. Dazu ist der Spinndüsenkopf 1 genügend weit von der Öffnung 5 entfernt daß die Tröpfchen genügend Zeit haben, vor dem Eintritt in den Reaktionsraum Kugelgestalt anzunehmen. Dem oberen Teil 9 des Behälters 6 wird über einen Einlaß 10 ein gasförmiger Wirkstoff zugeführt. Bei der Berührung mit

dem Gas reagieren die Flüssigkeitströpfchen mit diesem unter Bildung teilweise gelierter Kügelchen, welche ausreichend fest sind, daß sie ohne dabei zu zerreißen in einen flüssigen Wirkstoff 11 fallen, in dem sich die

gelierende Reaktion fortsetzt

Um das Entweichen größerer Mengen des gasförmigen Wirkstoffs aus dem oberen Ende des Behälters und damit ein vorzeitiges Gelieren teilweise ausgeformter Tröpfchen und/oder ein Verstopfen der Düsenöffnungen des Spinndüsenkopfes 1 durch Gelieren der Flüssigkeit vor dem Austritt daraus zu verhindern, ist eine ringförmige Absauganordnung 12 mit einer Anzahl von Absaugleitungen 13, von denen lediglich eine dargestellt ist, vorgesehen. Die Gasführung des Systems kann, wie in der Zeichnung dargestellt, aufwärts oder auch abwärts gerichtet sein. Zum Austragen der gelierten Kügelchen aus dem unteren Teil des Behälters 6 ist eine Abzugsleitung mit einem Absperrorgan 14 vorhanden. In einem Anwendungsbeispiel der Erfindung wurde eine uranhaltige Eintragslösung mit Fördermengen von 37 bis 74 ml/min durch einen Spinndüsenkopf mit neunzehn Düsenöffnungen gepumpt Der Spinndüsrnkopf wurde mit einer von der jeweiligen Fördermenge abhängigen Frequenz von 4000 bis 80D0 Hz in axiale Schwingungen versetzt Durch das gleichmäßige Abreißen von kurzen Teilen der aus den einzelnen Düsenöffnungen austretenden Fiüssigkeitsstrahlen entstanden an allen Düsenöffnungen Tröpfchen mit einem Durchmesser von 260 μΐη. Die Düsenöffnungen hatten Durchmesser von 0,127 mm, wobei die größte Durchflußgeschwindigkeit durch die Düsenöffnungen bei einer Fördermenge von 74 ml/min 518cm/sec betrug. Gegebenenfalls arbeitet die Vorrichtung auch bei höheren Durchflußgeschwindigkeiten befriedigend. Es ergibt sich die Folgerung, daß für jede Schwingungsperiode jeweils ein Tröpfchen pro Düsenöffnung gebwdet wurde. Zwar lassen sich Tröpfchen auch durch Abreißen der Flüssigkeitsstrahlen in anderem Rhythmus, bei-

spielsweise mit V₂,2,3,4 usv. Schwingungsperioden pro Tröpfchen erzielen, die Arbeitsweise mit einem Tröpfchen pro Schwingungsperiode ist jedoch vorzuziehen.

Ein Beispiel für einen mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung herstellbaren Kernbrennstoff ist Urandioxid. In diesem Fall hat der Spinndüsenkopf beispielsweise zwei Öffnungen und wird mit einer Frequenz von 6000 Hz in Querschwingungen versetzt Die Flüssigkeit beispielsweise Uranylnitrat mit einem oder mehreren gelierenden Zusätzen, wird in einer Fördermenge von V3 ml/sec, also 10 ml/min pro Düsenöffnung zugeführt Das Gas im Behälterteil 9 ist dann vorzugsweise Ammoniak und die Flüssigkeit 11 im Behälterteil 7 Ammoniumhydroxid.

Bezüglich der gelierenden Zusätze, also der Mittei, die eins Lösung in Gegenwart eines geeigneten Wirkstoffs, beispielsweise Ammoniak, zum Gelieren bringen, wird auf die GB-PS 11 75 834, 12 31 385 und 12 53 807 der Anmelderin hingewiesen.

Bei einem Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen von Kernbrennstoffteilchen wird die Lösung aus Uranylnitrat und Zusätzen durch die Spinnöffnungen eines gleichzeitig in Vibrationen versetzten Spinndüsenkopf ausgestoßen, die dabei entstandenen Tröpfchen nehmen Kugelgestalt an und fallen durch einen Bereich eines Behälters, in dem sie mit Ammoniakgas in Berührung kommen und damit reagieren; die teilweise gelierten Kügelchen fallen in einen anderen Bereich des Behälters, in welchem sie zum vollständigen Gelieren mit Ammoniumhydroxid kontaktiert werden, und die Gelkügelchen werden aus dem unteren Teil des Behälters ausgetragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 22 2ί 644

1. Einrichtung zur Herstellung eines Granulats durch Gelieren von FlOssigkeitströpfchen, mit einer, mit einem Vibrationsantrieb verbundenen Düsenanordnung zum Vertropfen der zu gelierenden Flüssigkeit und einem, dieser Düsenanordnung nachgeschalteten Reaktionsbehälter, der einen mit Reaktionsgas gefüllten oberen Bereich zum Vorgelieren der Tröpfchen und einem mit Reaktionsflüssigkeit gefüllten unteren Bereich zum Fertiggelieren der Tröpfchen sowie eine Austragsvorrichtung für das gewonnene Granulat aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Düsenanordnung ein mehrdüsiger Spinndüsenkopf (1) vorgesehen ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinndüsenkopf (1) zur Vibration quer zur Richtung seiner Düsenöffnung eingerichtet ist.