DE2341778A1 - Siebanordnung - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPP DIPL.-ING. SCHWAEE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE β MÖNCHEN 80 ■ MAUERKIRCHERSTR. 45

24-

Anwaltsakte: 24 261 17. August 1973

UNITED KINGDOM ATOMIC

ENERGY AUTHORITY

L ο η d on (Großbritannien)

Si ebanordnung

die Erfindung "bezieht sich auf eine Siebanordnung insbesondere für kugelige Teilchen.

Für die Aufbereitung von Kernbrennstoffen für schnelle Brutreaktoren wird zumeist ein Rüttelverdichtungsverfahren angewendet. Dabei werden ungleichmäßige Brennstoffteilchen in einem Brennstoffstab unter hoher Energiezufuhr

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zerkleinert oder grobe Brennstoffteilchen werden unter geringer Energiezufuhr gerüttelt, um die optimale Packdichte derselben zu erzielen, worauf eine zweite Komponente wiederum unter geringer Energiezufuhr in die Hohlräume zwischen den gröberen Teichen eingerüttelt wird.

Das zweite Verfahren ist insofern besonders vorteilhaft, als die beiden Komponenten vorher gewogen und dann zu einem Stab von vorausberechenbarer Länge verdichtet werden können. Der Erfolg diese Verfahrens hängt jedoch davon ab, daß die zum Einrütteln in die Hohlräume zwischen den gröberen Teilchen bestimmten Teilchen die richtige Größe und Form haben. Für das Einrütteln der feinen Teilchen ist es ausschlaggebend, daß die geringe Anzahl von Öffnungen am oberen Ende der aus den gröberen Teilchen gebildeten Säule solange offen bleiben, bis alle feinen Teilchen eingerüttelt sind. Bei Vorhandensein auch nur einer kleinen Menge von Teilchen mit falscher Größe und Form kann die Säule verstopft und damit das Einrütteln unterbrochen werden. Bei den gebräuchlichen Herstellungsverfahren entstehen nicht immer feine Teilchen, bei denen ein sicheres Einrütteln gewährleistet ist. Im Falle von Teilchen mit nicht kugeliger Form können Nadeln oder Scheibchen durch die vorhandenen Siebe hindurchtreten, und im Falle von durch Gel-Ausfällung erhaltenen kugeligen Teilchen können sich zwei bis sechs solcher Teilchen in einer Reihe aneinanderhängen und in dieser Form durch ein vorhandenes Sieb treten. Bei beiden Arten der Teilchen gelangen auch Fasern, Pinselhaare oder andere herstellungsbedingte Fremdkörper durch die feinen Siebe hindurch in das Produkt. Neben den normalen Sieben bedarf es also einer Einrichtung, welche es verhindert, daß Teilchen von unerwünschter Form und/oder Fremdkörper in das aufbereitete feine Teilchenmaterial gelangen. Die Erfindung schafft eine solche Einrichtung.

Gemäß der Erfindung ist eine Siebanordnung der genannten

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Art gekennzeichnet durch ein auf einem Siebgitter liegendes Bett aus eng in Lagen gepackten Kugeln, welche eine solche Größe nahen, daß sie in eng gepackter Anordnung wirksame Durchlaßporen mit einem den der Öffnungen des Siebgitters nicht übersteigenden Durchmesser "bilden, und durch eine Einrichtung zum Rütteln der Kugeln.

Die bei einem Rüttelverdichtungsverfahren verwendeten gröberen Teilchen haben zwar nicht immer kugelige Form, es besteht jedoch eine mengenmäßige Beziehung zwischen den Größen der groben und feinen Teilchen als Voraussetzung für das Einrütteln der letzteren. Die feinen Teilchen
haben vorzugsweise Durchmesser von einem siebtel bis
einem zehntel des Durchmessers der groben Teilchen. Für kugelige oder nahezu kugelige Teilchen, wie sie in einem Sol-Gel-Verfahren oder durch Gel-Ausfällung erhalten
werden besteht eine feste geometrische Beziehung. Der
wirksame Durchmesser Pt der Durchlaßporen, d.h. der von den orthorhombisch gepackten Kugeln begrenzten dreieckigen Öffnungen läßt sich in bezug auf die Größe der gröberen Kugeln mit dem folgenden Ausdruck wiedergeben:

^dc '
wobei d gleich dem Durchmesser der gröberen Kugeln ist.

Feinere Kugeln mit einem Durchmesser von 0,15^ cL oder darunter lassen sich also ohne Schwierigkeit einrütteln. Bildet man dementsprechend ein Bett aus Kugeln von geeignetem Durchmesser auf ein Siebgitter und verdichtet es durch Rütteln, so läßt das Bett dann keinerlei Teilchen durch, welche in irgendeiner Achse einen größeren Durchmesser haben als die Durchlaßporen.

Als Beispiel für die Erfindung wurde ein Bett von etwa 25 mm tiefe aus rostfreien Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 1mm auf einem Siebgitter mit Sieböffnungen von 88 pm gebildet. Feine Teilchen, welche vorher ein einfaches Sieb passiert

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hatten, wurden mit einer Frequenz von sechzig Schwingungen in der Sekunde und einer Frequenz unterhalb derer, "bei welcher sich die obere Lage der Kugeln sichtbar zu bewegen begann, durch das Bett hindurchgerüttelt. Die Menge des dabei von den Stahkugeln zurückgehaltenen Materials betrug etwa 0,3 Gew.% der Teilchen. Durch mikroskopische Untersuchung ließ sich feststellen daß die zurückgehaltenen Teilchen eine zum Einrütteln ungeeignete Form hatten.

Nicht auf diese Weise behandelte Teilchen hatten in zwei vorausgegangenen Fällen ein das Einrütteln unterbrechendes Verstopfen der Brennstoffsäule verursacht, wogegen sich die behandelten Teilchen schnell einrütteln ließen und eine höhere Packungsdichte ergaben.

In gleicher Weise wurde eine Probe von 120 g gemahlener Brennstoffteilchen mit der gleichen Siebanordnung behandelt, wobei 90 g der Probe durchgelassen wurden. Davon ließ sich eine Probe von 30 g innerhalb 15 min in eine etwa 50 cm hohe Brennstoffsäule einrütteln, wogegen das Einrütteln der von den Stahlkugeln zurückgehaltenen 30 g nach Trennung von diesen 28 min in Anspruch nahm.

Bei den vorstehenden Versuchen fand als Unterlage ein Siebgitter Verwendung, welches auch allein zu große Teilchen zurückhalten konnte. Das Sieben geht jedoch schneller und mit gleicher Wirksamkeit vor sich, wenn man ein gröberes Siebgitter verwendet, sofern die Kugeln im Hinblick auf den erforderlichen Durchmesser der Durchlaßporen gewählt werden und nicht so klein sind, daß sie in den öffnungen des Siebgitters stecken bleiben.

Eine Siebanordnung gemäß der Erfindung ist in Form eines schematisierten Querschnitts in der Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt eine Wanne 1 mit einem Zulauf 2 und einem Ablauf 3. Die Wanne 1 ist so ausgebildet, daß eine Hohlraumbildung weitgehend vermieden ist. Quer über die Wanne 1

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sind von unten nach oben ein Traggitter 4-, ein unteres Siebgitter 5 mit einer Maschengröße von 850 um, eine etwa 25 mm dicke Schicht aus Stahlkugeln 6 von 1 mm Durchmesser, ein oberes Siebgitter 7 mit einer Maschenweite von 850 um und ein Haltegitter 8 angeordnet. Die Gitter 4· und 8 sind stark genug, um die Last der Kugeln 6 zu tragen. Die Siebanordnung ist mit einer Einrichtung zum Rütteln derselben mit einer Frequenz von beispielsweise 50 Schwingungen/sec in der Waagerechten oder in der Senkrechten verbunden. Dazu kann etwa ein Bütteltisch vorhanden sein. Anderenfalls kann die Siebanordnung auch einen Schaft haben, welcher in einem mit einem elektromagnetischen oder pneumatischen Schwingungserzeuger verbundenen Spannfutter gehalten ist.

Die Kugeln brauchen nicht unbedingt Stahl- bzw. Kugellagerkugeln zu sein. Man kann auch grobe Brennstoffteilchen von einer Größe des Materials, in welches die feinen Teilchen schließlich eingerüttelt werden sollen, verwenden.

Das Entfernen des zurückgehaltenen Materials aus der Siebanordnung geschieht beispielsweise durch Überkopfsteilen der Siebanordnung und Rütteln derselben, wobei Fremdkörper und Teilchen von unzulässiger Form von den Kugeln abfallen. Zur erneuten Verwendung wird dann die Siebanordnung wieder aufrecht gestellt und die Kugeln werden in ihre normale Lage gerüttelt. Das Entfernen des zurückgehaltenen Materials geschieht jedoch vorzugsweise in der Weise, daß man die Kugeln in einer Höhe von höchstens drei Schichten auf ein gröberes Siebgitter, im Falle von Kugeln mit 1 mm Durchmesser auf ein solches mit einer Maschengröße von 600 um, schüttet und dieses rüttelt, oder daß man die Kugeln auf ein geneigtes gröberes Siebgitter, im Falle von Kugeln mit 1 mm Durchmesser auf ein solches mit einer Maschenweite von 600 jum, schüttet, so daß sie daran abrollen und das zurückgehaltene Material hindurchfällt, oder daß man die Stahlkugeln mittels eines Elektromagnets anhebt.

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Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf das Sieben von
Kernbrennstoffteilchen beschränkt, sondern überall dort
möglich, wo durch das Zusetzen von Sieben Schwierigkeiten entstehen. Im industriellen Bereich können sich durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Eüttelbett-Siebanordnung anstelle herkömmlicher Rüttelsiebe vorteilhafte Einsparungen an Antriebsleistung ergeben.

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Claims (5)

r - 7341778 Patentansprüche;

1. Siebanordnung insbesondere für kugelige Teilchen, gekennzeichnet durch ein auf einem Siebgitter (5) liegendes Bett (6) aus eng in Lagen gepackten Kugeln, welche eine solche Größe haben daß sie in eng gepackter Anordnung wirksame Durchlaßporen mit einem den der öffnungen des Siebgitters nicht übersteigenden Durchmesser bilden, und durch eine Einrichtung zum Rütteln der Kugeln.

2. Siebanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (6) aus rostfreiem Stahl sind.

3. Siebanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (6) Kernbrennstoffteilchen sind.

4-. Siebanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche i bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht der Kugeln (6) von einem Traggitter (4) aufgenommen wird.

5. Verfahren zum Klassieren von Kernbrennstoffteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen einer Siebanordnung mit einem auf einem Siebgitter liegenden Bett aus eng in Lagen gepackten Kugeln, welche eine solche Größe haben, daß sie in eng gepackter Anordnung wirksame Durchlaßporen mit einem den der öffnungen des Siebgitters nicht übersteigenden Durchmesser haben, zugeführt werden, daß die Siebanordnung gerüttelt wird, um die Kugeln eng zu packen und daß die von der Siebanordnung durchgelassenen Brennstoffteilchen aufgefangen v/erden.

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