DE2326329A1

DE2326329A1 - Vorrichtung zur spurenanalyse, insbesondere zur feststellung von sauerstoff in fluessigen metallen

Info

Publication number: DE2326329A1
Application number: DE19732326329
Authority: DE
Inventors: Corrado Dr Bordonali
Original assignee: Comitato Nazionale per lEnergia Nucleare CNEN
Current assignee: Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie lEnergia e lo Sviluppo Economico Sostenibile ENEA
Priority date: 1972-05-25
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1973-12-06
Also published as: DE2326329C2; BE799873A; FR2186141A5; GB1434617A; NL7307283A; IT961302B

Description

Vorrichtung zur Spurenanalyse, insbesondere zur Peststellung von Sauerstoff in flüssigen Metallen.

Die Erfindung betrifft eine Torrichtung zur Analyse bzw. Feststellung oder Anzeige von Spuren eines Stoffes, insbesondere zur Anzeige von Spuren von Sauerstoff in flüssigen Substanzen, insbesondere in flüssigen Metallen. Auf dem Gebiet der Kerntechnik werden flüssige Alkalimetalle - rein oder gemischt - oft als Kühlmittel verwendet«

Wegen Korrosionsproblemen. also insbesondere der Gefahr einer Korrosion der Reaktorbaustoffe soll der Gehalt an Sauerstoff, Kohlenstoff sowie von diversen Verunreinigungen des Kühlmittels so gering wie möglich sein. Einer der schädlichsten Verunreinigungen ist Sauerstoff, Es gibt direkte und indirekte Methoden zur Analyse bzw Feststellung von Sauerstoff, d.h. Methoden bei welchen die Verunreinigung direkt' bzw. unmittelbar in der Probe bestimmt wird, sowie solche Methoden, bei denen die Verunreinigung zuvor aus der Probe abgetrennt werden muß. Bekannt sind·diesbezüglich besonders: die Messung der elektro-chemischen Spannung, die Messung des elektrischen Widerstandes sowie Messung der Temperatur, bei welcher eine vorbestimmte ^sflußöffnung sich zusetzt, bzw. verstopft.

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Die gebräuchlichsten indirekten Methoden sinds Destillation, -^malgation und andere Mehtoden, welche eine chemische Abtrennung beinhalten, wie beispielsweise die Methylbromid-Methode.

Die indirekten Methoden haben eine bessere Trennschärfe für eine größere Anzahl von Verunreinigungen und höhere Genauigkeit. Es ist die Destillation für industrielle Anwendung am besten geeignet.

Bei der Destillationsmethode wird der Probenbestandteil abdestilliert, und sodann wird die im Rückstand verbleibende Verunreinigung bestimmt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Destillationsapparat für die Peststellung von S luren insbesondere von Sauerstoff sowie von metallischen Verunreinigungen in flüssigen Metallen, beispielsweise Natrium.

Die bekannten Apparate dieser Art haben im allgemeinen folgende Bestandteile:

Eine Destillationskammer, welche entleert bzw. evakuiert ist bei der Untersuchung von Metallproben, die mit Luft bzw. Sauerstoff reagieren;

Kapseln, welche verschiedene Proben enthalten, diese Kapseln werden nachstehend als " Tfegel" bezeichnet;

bzw. Gestell
eine metallische Stütze für den Tiegel,

ein Heizelement für die Stütze,

Mittel zur Zuführung der Metall-Probe zu dem Tiegel, ein Kondensator für das destillierte Metall.

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Die vorstehend skizzierte Vorrichtung hat folgende Nachteile:

Es ist schwierig, den Tiegel völlig rein und frei von Verunreinigungen ■unmittelbar vor einer Probe zu. haben, da er innerhalb der Destillationskammer unmittelbar vor Einführung der Metallprobe nicht gereinigt werden kann, die Tiegel werden daher außerhalb der Destillationskammer zwischen je zwei DeEbillationsvorgängen gereinigt.

Der Tiegel ruht nicht mit seiner ganzen Bodenfläche auf dem Stützgestell auf, daher ist die Hitzeverteilung über die Bodenfläche nicht gleichmäßig. Dabei wird das Stützgestell auf höheren Betriebstemperaturen als eigentlich erforderlich gehalten, während der Tiegelboden örtlich erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist, wo die Metallschmelze zu kochen anfängt, wobei . ^öpritzer nach außen gelangen.

-Es können nicht mehrere Analysen gleichzeitig ausgeführt werden, es können auch keine Standard-Proben gleichzeitig mit den echten Analyse-Proben destilliert werden, was nützlich wäre, um die anfängliche Verunreinigung j des Tiegels zu bestimmen.

Die vorhandenen Geräte sind als Laborgeräte entwickelt worden, der Betrieb und vor allem die Reinigung sind daher zeitaufwendig und teuer, da sie j z.B. nicht mit einem Kondensator (Sammelmittel für das kondensierte Metall)j versehen sind, muß das Kondensat von den Wand_Jingen des Apparates abgenommen werden, die dann sorgfältig vor der jeweils nächsten Probe ge- ; reinigt werden müssen,

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Bei den bekannten Vorrichtungen werden die Tiegel entweder außerhalb der ! Destillationskammer gefüllt - dieses bedeutet eine größere Anzahl von Manx- ^: pulationen mit damit verbundener Gefahr der Verunreinigung - oder es ist \ eine Tülle vorgesehen zum Pullen des Tiegels innerhalb der Destillations- ' kammer jedoch wird die Tülle nicht von der Kammer abgenommen, so daß sie ^! verstopfen kann durch die sich innen niederschlagenden Metalldämpfe.

Die Tiegel werden volumenmäßig nach Sicht gefüllt, mit den entsprechenden Fehlerquellen bei der Abmessung und bei der Analyse. ₍

Es sind keine Mittel vorgesehen zum Kühlen des Stützgestells des Tiegels und der Niederschlagsfläche. Es braucht daher eine längere Zeit nach der Destillation, um die ganze Kammer abzukühlen.

Es wird relativ viel Zeit gebraucht für die Destillation und zur Vorbereitung des Apparates für die nächste Probe.

Die Erfindung hat daher zur Aufgabe die Schaffung einer Vorrichtung der genannten Art, mit welcher die aufgezeigten Schwierigkeiten überwunden werden. Der erfindungsgemäße Analysenapparat weiäb Mittel zur Einführung von Wasserstoff in die Destillationskammer auf, so daß der Tiegel innerhalb der Kammer vollständig gereinigt werden kann vor Eingeben des zu analysierenden Metalls. Des weiteren ist ein Kochen bzw. überkochen bzw. Spritzen aus dem Tiegel vermieden. Dies wird vor allem erreicht durch eine Stütz - und Schutzplatte an dem Tiegel, d.h. in dieser Platte von Ausnehmungen und die Temperatur ist gleichmäßig über die ganze Platte. Mit dem erfindungsgemäßen

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Gerät können mehrere Proben gleichzeitig analysiert werden, worunter sich Standard-Proben befinden können. Schließlich ist das erfindungsgemäße Gerät mit einem Kondensator für die destillierten Metalldämpfe versehen, an dem also die Dämpfe aufgefangen werden und der leicht abgenommen und ausgetauscht werden kann. Schließlich kann bei der erfindungsgemäßen Torrichtung der Tiegel bzw. die Tiegel unmittelbar mit dem Probemetall unmittelbar innerhalb der Destillationskammer gefüllt werden mit einem Mittel, welches nach dem lullen abgenommen werden kann und daher nicht von dem Dampf beeinträchtigt wird.

Schließlich ist eine Meßvorrichtung vorgesehen, mechanischer oder elektromagnetischer Art, um Fehlmessungen zu vermeiden. Schließlich erfordert eine Probenanalyse nur sehr wenig Zeit und die Vorbereitung auf die η ächste Analyse geht ebenfalls sehr schnell. Die Mittel zur Lösung dieser mehrschichtigen Aufgabe bestehen wesentlich in folgenden: Die Tiegel können innerhalb der Destillationskammer gereinigt und gefüllt werden?

die Temperatur der Tiegelplatte lsi gesteuert nach einem vorbestimmten Programm;

die Tiegel sind einstückig mit der Tragplatte ;

die Geräte teile, an denen Niederschläge oder Verunreinigungen auftreten, wie der Kondensator, sind zwecks Reinigung leicht abnehmbar.

Die Tiegelplatte kann nach der Destillation leicht abgenommen werden;

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die Tiegelplatte, der Kondensator und die verbundenen Teile können schnell nach der Destillation abgekühlt werden;

da die Tiegel einstückig mit der Stützplatte sind, steht eine größere Fläche zum Übergang der Hitze zwischen Platte und Probemetall zur Verfügung» so daß eine schnelle-Destillation selbst bei geringerer Temperatur erreicht wird.

Die ganz bedeutende Zeitersparnis, die mit der Erfindung erreicht wird, macht diese Vorrichtung ganz besonders geeignet für industrielle Zwecke.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist eine vakuumdichte Kammer, gebildet von einer aylindrischen Wandung und unterer und oberer Abschlußplatte auf, ein vertikaler Schaft ist drehbar an der Grundplatte der Kammer und trägt eine horizontale Scheibe, die mit dem Schaft rotiert. Auf der Scheibe, die als Heizelement fungiert, ist eine Tiegelplatte vorgesehen, die von der Scheibe Hitze empfängt. Die obere Platte bzw. der Deckel der Kammer weist folgende Teile auf: Einen Einlaß für das Gas zur Reinigung der Tiegel, den Anschluß an das Vakuumsystem sowie zwei hohle Stutzen, die als Einlaß und Auslaß des Kühlwassersystems und zur Befestigung des Kondensators dienen. Seitlich der Kammer ist ein Gestell bzw. Struktur zur Aufnahme der Mittel zur Beschickung und Abmessung des geschmolzenen Metalls und zum Abziehen des Kondensats vorgesehen, welches Gestell mittels passender Mittel von der Kammer abgenommen werden kann.

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Zum noch, "besseren Verständnis wird nachfolgend ein - nicht begrenzendes - | Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Als Probemetall · wird dabei auf Natrium Bezug genommen. Es können aber in gleicher Weise andere Stoffe, insbesondere flüssige Metalle, auf Verunreinigungen analysiert werden» *

Es zeigen:
• Figur 1 eine schematische Ansicht, teilweise geschnitten;

Figur 2 Einzelheiten an dem vertikalen Schaft bzw.' der Säule, welche die Heizelemente und Tiegelplatte trägt.

Figur 3 is* eine Draufsicht von oben auf die Tiegelplatte;

Figur 4 zeigt den Kondensator und zugehörige Stützvorrichtung angebracht an der oberen Platte bzw. dem Deckel der Kammer. _;

Figur 1: Die Vorrichtung hat eine vakuumdichte Kammer 1, nachfolgend I Destillationskammer 1 genannt, gebildet von einer zylindrischen "Wandung 1 · einer Bodenplatte 2 und einem oberen Deckel 3· An die Kammer 1 sind seitlich angeschlossen: ein Vakuummesser 5 durch Stutzen bzw. Flansch 4 hindurch, über Flansch bzw. Stutzen 6 ein Ventil 7» welches die Kammer eigens von einer benachbarten Kammer 8 trennt, die ein Teil des Systems 90 zur Beschickung der Tiegelplatte ist. Die Kammer 9 steht über Kanal 10 mit einem Tank 11 in Verbindung, der einen Drenagetank darstellt und mit einem

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Flüssigkeitszeiger 43 versehen ist.

Eine hohle Säule 12 ist gegenüber der Bodenplatte 2 vakuumdicht drehbar, sie trägt eine Heizplatte 12 mittels einer Verlängerung 15. Auf der Platte 14 ist eine Tiegelplatte I5 angebracht, so daß die obere Seite der Platte 14 voll an der Unterseite der Platte 13 anliegt. Die drehbare Säule 12 ist mit Fittings 16, 17 zum Einlaß und Auslaß eines Kühlmittels, Wasser, mittels nicht ge-, zeigter Sehäuche versehen, sowie mit Fittings 18, 19 für ein Kühlgas. Am unteren Lager der Säule 12 ist eine weitere Armatur vorgesehen, durch welche elektrische Anschlußleitungen 20,21 hindurchgeführt werden, zur elegischen Beheizung der Platte 14. Die Säule 12 wird mittels Handdraht 22 gedreht.

Zwei hohle Stutzen 23 und 24 sind an der Platte 4 vorgesehen zum Ein- und Auslaß eines Kühlmittels für den Kondensäör, Ferner ist an der Deckelplatte 3 ein. Einlaß 26 zur Zufuhr eines Reduktionsgases in die Kammer 1 über ein Regulierventil 27. Über Flansch und Ventil 28' kann die Kammer 1 auch angeschlossen werden an ein nicht gezeigtes Vakuumsystem, wobei das Vakuum mittels Instamenten 29 »30 gemessen wird. Die Vorrichtung zur Beschickung der Tiegelplatte mit geschmolzenem Metall umfaßt- als nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel - eine rohrförmige Zuleitung 9, die mittels Heizgerät 73 heizbar ist. Die Zuleitung 9 weist eine Abwinklung nach unten 9¹ auf, die in eine Düse bzw. einen Auslaß ausmündet. Die Zuleitung 9 ist koaxial angeordnet in einer horizontal zylindrischen Kammer 8 mit gewellter Wandung 36 * am einen Ende ist [

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eine vertikale Wandung 74 und am anderen Ende ein Ventil 7 vorgesehen. Die Platte ruht auf einer stationären Führung. Die Zuleitung 9 ist an der Platte 74 fest. Beim Verschieben der Platte 74 mittels Spindel 75 über Handrad 36 wird also die Auslaßtülle 9¹ in die Kammer 1 eingeführt bzw, herausgezogen. Hierzu ist eine Öffnung 99 in der Seitenwandung 35 des Kondensators vorgesehen.

Die ziehharmonikaartig gewellte Form 36 der Kammer 8 erlaubt die genannte Bewegung der Zuleitung 9 unter Aufrechterhaltung des Vakuums. Die Zuleitung 9 ist am äußeren Ende mit einer flexiblen Verlängerung 37 angeschlossen an eine Meßpunpe 38, welche mechanisch oder elektrisch betrieben ist und welcher mittels Leitung

39 und Ventil 39' das zu analysierende Metall zugeführt wird. Die Kammer 8 ist ferner mittels Leitung 40¹ und Ventil 40" mit einer (nicht gezeigten) Quelle für Eae3%as verbunden.

Der Dränagetank 11 ist über Ventil 4I mit der äußeren Umgebung verbunden. Heizelemente 42 und 42' sind an der Kammer 1 und im Tank 11 vorgesehen. Wie Figur 2 zeigt, ist die Grundplatte 2 an ihrem Zentrum an einer Büchse 43 versehen, in welcher die höhle Säule 12 drehbar ist. Die Abdichtung zwischen Büchse 43 und Säule 2 erfolgt mittels 0-Ringdichtungen 44.

In der hohlen Säule 12 sind folgende Vorrichtungen:

In einem Raum 45 zirkuliert ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, zum Kühlen der O-Hinge, welches über Stutzen 16 zu - und über

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Stutzen 17 abgeführt wird.

Über Leitungen 18, 19 wird Kühlluft zum Kühlen der Heizplatte 14 und der ⁱiegelplatte 15 zn- bzw- abgeführt; innerhalb der Säule fließt das Kühlgas durch Kanäle 46, 47, die durch Wandung 48 voneinander getrennt sind.

Innerhalb einer Schutzhülle 49, koaxial mit Säule 12, befindet sich ein thermoelement (nicht dargestellt) zur Messung der Temperatur der Tiegelplatte 15·

Über Fortsatz I3 ist die hohle Säule 12 mit der Haltvorrichtung 14' verbunden, welche eine Heizplatte I4¹ und Heizelement 50 aufweist, \

i welches auf einem Rost 5I ruht. Eine umgekehrte zylindrische Kappe | 43 ist beispielsweise durch Schweißung mit der Oberseite der Platt4 I4¹ vorgesehen, welche den Meßkopf 53' des Thermoelementes 49 aufnimmt.

Die elektrischen Zuleitungen au der Heizvorrichtung führen ebenfalls durch die hohle Säule 12 } in Figur 3 sind diese Zuleitungen mit 20, 21 bezeichnet. Auf der Heizplatte 14¹ ist eine Tiegel platte 15 abnehmbar aufgesetzt, welche eine Ausnehmung 52 zur Aufnahme der genannten Büchse 53 aufweist..Die Heizplatte 15 hat die Form eines kreisförmigen, zylindrischen Blockes, aus passendem Material, beispielsweise aus Nickel, wenn Natrium bezüglich Sauerstoff analysiert werden soll.

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Die Tiegelplatte 15 ist so ausgebildet, daß sie einen guten Wärmekontakt mit der Heizplatte 14' hat» Insbesondere isjb gemäß Figur 2 ein zylindrischer Band 14'' vorgesehen, welcher die Heizplatte randlich umschließt, wodurch zusätzliche Heizfläche geschaffen ist.

In der Oberseite der Platte 15 ist eine Vielzahl von Ausnehmungen 54, beispielsweise 12 AUSKEHMUNGM 54, zur Aufnahme je einer zu destillierenden Probe vorgesehen.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Tiegelplatte. Die Ausbildung der einzelnen Ausnehmungen 54 ist sektorförmig derart, daß das zur Verfügung stehende Volumen bestmöglich ausgenutzt ist.

Figur 1 zeigt, daß oberhalb der Ziegelplatte 15 ein Kondensator 35 hängt, der zum -Auffangen und Kondensieren des von den Proben aufsteigendem Metalldampf es dient.

Figur 4 zeigt den Kondensator im einzelnen. Er weist zwei zylindrische Wandungen, nämlich innere urid äußere zylindrische Wandung 68 und 69 auf, koaxial innerhalb der Kammer 1. Die oberen Bänder der Wandungen 68, 69 sind auf selbem Niveau und sind miteinander durch einen Hing verbunden. Der untere Band der inneren Wandung 68 ist auf höherem Kiveau als der untere Band der Wandung 69. Eine horizontale runde Platte 35 * ist am unteren Band der Wandung 68 vorgesehen, wobei der untere Band der Wandung 68 die Platte 35 · etwas überragt,so daß eine flache Ausnehmung 33 gebildet ist unterhalb der Platte 35'. Innerhalb dieses Baumes 33 werden die au:

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steigenden Natriumdämpfe aufgefangen und sie kondensieren an der Platte 55'· Oberhalb der Platte 35' ist ein weiterer zylindrischer Raum gebildet. Hier ist eine flache Dose dicht auf die Platte 35' aufgesetzt, gebildet von einer Bodenplatte 32, einer oberen Platte 31, die durch einen ring 31''' auf Abstand gehalten sind; der so gebildete Hohlraum ist mit 32 bezeichnet. Zwei rohrförmige nschlüsse 24, 24' sind an der oberen Platte 31' angebracht und führen nach außen durch die obere Platte 3 des Gehäuses hindubh. An den Leitungen 24, 24' greifen Anschlüsse 23, 23' zum Einlaß und Auslaß eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, für den Hohlraum 32 an. Mittels Thermoelementen 25, 25' wird die Temperatur im Zufluß und Abfluß des Kühlwassers gemessen.

Die zylindrischen Wandungen 68, 69 sind miteinander verbunden durch eine Serie verbundener Wandungen oder Lamellen 40 kommt senkrecht zu den zylindrischen Wandungen 68, 69, wodurch entsprechend verbundene Strömungskanäle 66 zwischen je zwei dieser

■ Wandungen oder Lamellen gebildet sind.

Der Raum 67 unter der Platte 35' und der Raum 70 über der Dose 31 sind miteinander verbunden mittels einer Se±e von Kanälen 66 und ebensovielen Löchern 66', die in der Wandung 68 oberhalb der Dose 31 vorgesehen sind. Die Leitungskanäle 66 liefern eine größere Kondensationsfläche und einen längeren Pfad für die Dämpfe innerhalb des Kondensators, so daß nur ein geringer .anteil

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der Dämpfe aus dem Kondensator 35 entweichen kann und sich also nur sehr wenig ausserhalb des Kondensators in der Kammer niederschlägt.

Die Lamellen-Wandungen 40 sitzen dicht an der Zylinderwandurg 69, so daß thermischer Kontakt von den Wandungen 69 zur Wandung 68 und von dieser zur Dose 31 gegeben ist«

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

; Die Ausgangsstellung ist in Figur 1 gezeigt, d.h. die Tiegel-

! platte 15 ist auf die Heizvorrichtung· I4 aufgesetzt, die Tiegel- ! Ausnehmungen 54 sind leer, der Kondensator 35 ist sauber und sitzt j

; an der Kühlerdose 3I» alle Ventile der Kammer 1, sind geschlossen.

^; Zuerst wird nun die Kammer 1 an ein - nicht gezeigtes - Vakuumsystem über Ventil 28· angeschlossen und der Unterdruck in der Kammer 1 wird mittels Instrumenten 5»29» 30 abgelesen bis ein Vakuum in der Größenordnung von 10 * erreicht ist.

Bald nach dem Einsetzen der Vakuumpumpen wird das Kühlmittel im

S- I

Kondensator ^5 'und die Kühlluft für die O-Ringe 44 abgelassen (über nicht gezeigte Ventile), ^ie Ventile bzw» Leitungen für die Zufuhr frischer Kühlmittel zu dem Kondensator 35 und Kühlluft j zu den O-Ringen 44 wird dann geöffnet. Die E 42, 43' und 73

S werden angeschaltet für eine schnelle anfängliche Entleerung des

Apparates, so daß der Apparat gesäubert ist bis zum größtmöglichen . Ausmaß von oxyiderenden Produkten, welche die Analyse stören könnton.

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Das Heizelement 50 für die Heizvorrichtung 14 wird dann eingeschalt . tet auf eine mittels automatischer Vorrichtung vorbestimmte Temperatur. Nach anfänglicher Entgasung der Kammern 1 und 8 und des Tanks 11 wird Absperrventil 7 geschlossen, wodurch die Kammer 1 von Kammer getrennt wird, in wicher Kammer 8 bekanntlich die Zuleitung (Tülle) 9 zur Zufuhr der Metallprobe zu dem Tiegel unter-

gebracht ist.

Die Tiegelplatte 15 ist in diesem Stadium frei von jeglichem Sauerstoff. Dies wird erreicht durch Einführung eines reduzierenden Gases in die Kammer 1, beispielsweise Wasserstoff, über Ventil : 27 nach Schließen des Ventils über welches die Kammer 1 mit dem Vakuum verbunden ist. Es wird nun soviel reduzierendes Gas eingelassen - gemessen über den Druckanstieg - daß eine völlige Desoxydierung der Platte erreicht wird - dieser Druck wird mittels In- j strument 50 gemessen. Wird dieser Druck erreicht,wird das Ventil ' 27 geschlossen und die reduzierende Atmosphäre wird aufrecht er- j

halten in der Kammer für einige Minuten. !

Gleichzeitig mit dieser Desoxydation werden die Zuleitung 9 und die Leitungen 37» 39 gesäubert, durch welche die Probe in die Tiegelplatte 14 eingegeben wird. Jegliche Verunreinigungen dieser Teile wurden in der Tat eine falsche ANZEIGE ergeben, die nicht repräsentativ wäre. Diese Reinigung wird erreicht mittels Pumpe 38, wodurch also die Zuführungsleitungen mittels des zu untersuchenden Metalls freigespült werden, wobei diese Spülung in den

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Tank 11 über Kanal 10 abgelassen und aus dem Tank 11 über Ablaßventil 41 nachfolgend abgelassen wird. Die Tiegel 54 der Tiegelplatte werden dann mit den Metallproben gefüllt. Hierzu werden die Ventile 7 und 28' geschlossen,mittels Handrad 36 wird die Einlaßtülle 9¹ in die Kammer 1 eingeführt bis in die gestrichelte Position (Figur 1). Die Tiegelplatte 5 kann dann mittels Handrad 22 gedreht werden, so daß die erste Tiegelmulde unter die Zulauftülle kommt. Diese Positionierung erfolgt mittels mechanischer Index-Vorrichtung oder wird optisch kontrolliert durch ein Fenster in der Wandung 1 ·. Die Kammern 1 und 8 werden mit genervtem Gas durch Leitung 40' gefüllt. . : -

Einige der Tiegelmulden werden mit der Probe gefüllt, die übrigen Tiegelmulden bleiben leer für weitere bzw. Vergleichsmessungen«

Danach wird die Einsatztülle 9¹ in die Kammer 8 zurückgezogen und Absperrventil 7 geschlossen, Ventil 28¹ wird geöffnet und die des Destillation beginnt. Mit einem Tiegelinhalt von ungefähr ; 15 cm dauert die Destillation ungefähr 15 bis 30 Minuten.

Dank der oben beschriebenen Vorrichtungen erfolgt die Destillation! genau kontrollier-t und regelmäßig. Vie

Figur 2 zeigt, ist die Heizvorrichtung 14 in perfektem thermischen Kontakt mit der Tiegelplatte 15. Da die Tiegelmulden in die Tiegelplatte einstückig eingearbeitet sind, wird ein sehr effektiver thermischer

Fluß erreicht und,die Proben werden selbst bei relativ niedriger Arbeitstemperatur verdampft und es kommt nicht zum Kochen und

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zu Spritzern von Proben.

Der Druck während der Destillation wird mittels Armatur 5 kontrolliert. Der Destillationsvorgang wird auch überprüft durch einen Anstieg der Kühlwassertemperatur, die mittels Thermoelementen 25, 25' gemessen wird.

Nach Vollendung der Destillation wird die Heizvorrichtung 50 ausgeschaltet und ein passendes Kühlmittel wird über Leitungen 18,19 zwecks schneller Kühlung der Heizvorrichtung 14 und der Platte 15 hindurchgesandt. Die äußeren Heizvorrichtungen 42, 73 werden auch ausgeschaltet.

Wenn der Apparat ausreichend abgekühlt ist, wird die Kammer 1 geöffnet durch Absenkung der Bodenplatte 2, die zusammen mit den an ,ihr befestigten hohlen Säulen 12, 15 "und der Heizplatte 14 und der Tiegelplatte 15 abgesenkt wird, so daß letztere abgenommen und zur Analyse ins Labor gebracht werden kann. Im Labor wird eine bestimmt^ Menge Lösungsmittel in jede Tiegelmulde eingegeben. Das Lösungsmittel kann wässrig sein, wenn Sauerstoff zu bestimmen ist und kann sauer sein, wenn andere Verunreinigungen wie insbesondere

j Metalle zu bestimmen sind. ;

Die Verunreinigungen in dem Destillationsrückstand können so mit bekannten Verfahren bestimmt werden.

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Die zylindrische Wandung 1 der Kammer 1 wird dann ebenfalls abgesenkt, so dassder Kondensator25 freigegeben ist und entfernt werden kann; der Kondensator wird von der Tragscheibe 31 - früher Kühldose 31 genannt - abgenommen, die Befestigungsmittel sind in der Zeichnung nicht gezeigt aber vorhanden. Der Kondensator 3,5 wird in einen Behälter getan, in welchen zuvor eine passende At- \ mosphäre eingeführt worden ist, worinnen er erhitzt wird auf den Schmelzungspunkt des kondensierten Metalls und somit von diesem gereinigt wird. In der Zwischenzeit kann ein neuer Kondensator an die Kühlerdose 31 angebracht werden und eine neue Tiegelplatte kann auf die Heizvorrichtung 14 aufgesetzt werden, so daß die Vorrichtung für' eine neue Verfahrensrunde zur Verfügung steht.

Beispiel: Es wird noch ein praktisches Beispiel einer nalyse gegeben.

Und zwar wurderitoben von Natrium mittels des erfindungsgemäßen Apparates auf Sauerstoff analysiert, welches Natrium als Kühlmittel in Kernreaktoren verwendet wurde.

TMd zwar war der Gehalt von Oxydationsprodukten in den Proben festzustellen, wie oxiden, Hydraten, und Karbonaten. Die Ergebnisse der Analysen ausgedrückt in Hatriumoxyd ppm sind in nachstehender Tabelle unter Spalte "Durchschnitts ppm" aufgelistet.

Und zwar wurden sechs Tiegelmulden mit ungefähr 15 g Probe- Natri/un: gefüllt, während sechs weitere Tiegelmulden für Verglsichsmessun-

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gen freigelassen wurden. Nach Destillation der Eroben wurde die Tiegelplatte aus der Kammer 1 entnommen und 10 cm entjonisiertes Wasser in jede Tiegelmulde eingegeben. Die erhaltene Lösung wurde dann auf Sauerstoff untersucht und zwar spektralfotometrisch und durch Säuremessung (Acidimetry). Folgende Eesultate wurden erhalten

Analyseverfahren

Tiegel- Durchschnitts- s bedingung ppm ppm

Sauerstoffgehalt

Photometrisch

	12,6	6
E	1,7	0,22
P	12.5	2.4

10,9

Acidimetrisch

2,35

10,1

Mit P waren die Probe gefüllten Tiegelmulden gekannzeichnet, mit E waren die leeren Tiegelmulden geleinzeichnet. Unter "Durchschnitts-ppm" ist der Durchschnitt von 6 Tiegeln gemeint; S ist die Standard-Abweichung zwischen den sechs Messungen; in der letzten Spalte ist der Sauerstoffgehalt wiedergegeben, der ermittelt wurde als Differenz zwischen dem Analyseergebnis der gefüllten ^iegel und der leeren Tiegel.

Die Güte der Messungen wird erwfesen durch den geringen Wert der • Abweichungen S.

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Claims

Patentansprüche

1, Torrichtung zur Destillation einer !Flüssigkeit bzw. Schmelze unter Vakuum zwecks Bestimmung von Verunreinigungen in dem Destillationsrückstand, dadurch gekennzeichnet,

daß eine vakuumdichte Destillationskammer (1) vorgesehen ist, innerhalb welcher eine horizontale Tiegelplatte (15) "um eine vertikale Achse von außerhalb der Kammer (1) drehbar ist, und die auf ihrer Oberseite eine Vielzahl von Tiegelmulden (54) zur Aufnahme von zu destillierenden Proben hat, daß die Unterseite der Tiegelplatte vollständig von einer Heizplatte (14) beaufschlagt ist, deren Temperatur thermostatisch einstellbar ist, daß zur Beschickung der Tiegelmulden (54) eine über Speisepumpe (38) mit Probeflüssigkeit gespeiste Zuleitung (9) mit Ausflußtülle (9¹) in die Destillationskammer (1) einführbar ist sowie zurückziehbar ist, wobei ein vakuumdichtes Absperrventil zwischen Destillationskanmer und Zufuhrsystem eingeschaltet ist, daß über ein vakuumdichtes Ventil (28')eine Leitung

für Zufuhr von Enertgas in die Destillationskammer sowie in die Zuführungsvorrichtung vorgesehen ist, wenn beide miteinander in Verbindung stehen, daß ein Kondensator (35) oberhalb der Tiegelplatte abnehmbar an einer ^: hohlen Tragscheibe bzw, Dose (31) angeordnet ist, welche Dose eine Zuleitung und Ableitung, (24, 24') für Kühlmittel hat.

2. Vorrichtung nach -Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Destillationskammer (T) im wesentlichen gebildet ist von einer zylindrischen Wandung (1')» welche unten mit einem Boden (2) und oben mit

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einem Deckel (3) verschließbar int,wobei an den Kammerwandungen (1')(2,3) außen elektrische Heizvorrichtungen (42) angebracht sind, und wobei die Kammer an eine Absaugleitung für Vakuum anschließbar ist«

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizplatte (I4) mit der auf ihr aufruhenden Tiegelplatte (I5) von einer vertikalen, hohlen Säule (12) getragen ist, welche drehbar und vakuumdicht durch die Bodenplatte (2) hindurchgeführt ist und von außen drehbar ist.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizvorrichtung bzw. Heizplatte (14) hohl ist .und in ihrem Innern spülbar ist mittels eines Kühlmediums, wobei die Zu- und Abfuhrleitung für das Kühlmedium in der hohlen Drehsäule (12) verlegt sind.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4» dadurch geleinzeichnet,

daß auf der Oberseite der Heizplatte (I4) mit gutem thermischen Kontakt unmittelbar eine Tiegelplatte (15) aufruht, die eine Vielzahl nebeneinander sektorförmig ausgebildeter Tiegelmulden(54) aufweist.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5» dadurch geiainzeichnet,

daß oberhalb der Ziegelplatte (15) ein zylindrischer Kondensator (35) vorgesehen ist (siehe Anspruch 1) zu dem Leitungen für Kühlmittel vakuumdicht durch die Deckelplatte (3) angeschlossen sind.

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7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6_? dadurch gekennzeichnet ₉

daß ein im wesentlichen horizontales Zuführungsrohr (9) mit abgewinkelter GMlIe (9¹) in einem horizontalen Faltenbalg (8) angeordnet und von einer vertikalen Platte (74) gehalten und zusammen mittels dieser auf einer Führung (60) über eine Schleuse (6,),(7) in die Destillationskammer, über die Tiegelplatte einfahrbar und aus der Kammer ein zurückziehbares ist, wobei das Zuführungsrohr (9)von einer Heizvorrichtung (73) umgeben ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 s dadurch gefeinzeichnet,

daß in dem obenhalb der Ziegelplatte (15) angeordneten Kondensator (35) eine seitliche Öffnung zum Einführen der Zufiirleitung (9) für die Proben vorgesehen ist. <

= 9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, ι daß die Zufuhrtülle (9¹) der Zufuhrleitung (9) in der zurückgezogenen

j Stellung in einen Tank (11) mündet, WjmcMazS^cfpWfy zwecks Spülung der , j Leitung (.3,9*) weist. ' ■

110. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kondensator (35) zwei konzentrische zylindrische Wandungen (68,69) aufweist, die oben mittels eines Abschlußringes miteinander verbunden sind,

wobei der größere, äußere Zylinder höher ist als der innere und sich also ^! nach unten über den inneren Zylinder (68) erstreckt, welcher von einer gegenüber seinem unteren Band zurückgesetzten Kondensatorplatte (35')

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geschlossen ist, und daß in den? inneren Zylinder (68) ₉ an die Abschlußplatte (35) dicht anliegend eine hohle Kühlerdose (32) angeordnet ist, die mit Zu- und Abflußleitungen (24, 24') für Kühlmittel verbunden ist, wobei in dem Ringraum zwischen innerer (68) und äußerer (69) Zylinderwandung eine Vielzahl vorzugsweise gewundener Kühllamellen (40) vorgesehen sind und Durchtrittslöcher (66') in der Zylinderwandung (68) oberhalb der Kühlerdose (42) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Dichtung (43»44) zwischen hohler Säule (12) und Bodenplatte (2) O-Ringe vorgesehen sind, und daß die Dichtung (43) (44) durch ein Kühl-

mittel kühlbar ist, wobei ein Anschluß (16) für das Kühlmittel, eine Zuleitung, wenigstens ein Verteilungskanal, eine Ableitung und ein Auslaßanschluß (17) vorgesehen sind.

.12. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bodenplatte(2) von dem Flanschrand des Gehäusezylinders (I¹) abgenommen und der Gehäusezylinder (I¹) von der Deckelplatte (3) abgenommen werden können und daß Deckelplatte (3), Gehäusezylinder (I¹) Bodenplatte (2) vakuumdicht zusammenpassen.

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