DE2501618B2 - Gasadsorptionszelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasadsorptionszelle, die mindestens einen in einem Gehäuse angeordneten Füllbehälter für das Adsorptionsmaterial aufweist, welcher durch ein oberes gelochtes Flachmaterialstück und ein parallel in einem Abstand dazu angeordnetes zweites gelochtes Flachmaterialstück abgeschlossen ist, und die eine Einrichtung zum Entnehmen einer repräsentativen Probe des Adsorptionsmaterials aufweist. Solche Gasadsorptionszellen lassen sich auf vorteilhafte Weise z. B. bei Kernreaktoren benutzen, um das Abgeben von möglicherweise radioaktivem Material an die Atmosphäre zu verhindern.

Bei Kernreaktoren für die Erzeugung von Energie ist es allgemein üblich, ein Gasbehandlungssystem vorzusehen, das die Aufgabe hat, radioaktives Material zu beseitigen, wenn solches Material bei einem Betriebsunfall frei wird. Zu einem solchen System gehören gewöhnlich eine oder mehrere Zellen oder Betten, die ein adsorptionsfähiges Material, z. B. aktivierte Holzkohle od. dgl. enthalten, und die es ermöglichen, aus der durch sie hilldurchströmenden Luft gasförmiges Jod, d. h. elementares Jod sowie organische Jodide, zu entfernen.

Natürlich ist es erforderlich, die Wirksamkeit der Holzkohle al« adsorptionsfähiges Material periodisch zu prüfen, damit Gewähr dafür besteht, daß die Adsorpdonszellen einwandfrei arbeiten, denn die Holzkohle ist einer Alterung unterworfen. Um eine solche periodische Prüfung durchzuführen, ist es bis jetzt üblich, der betreffenden Zelle auf ungeregelte Weise eine Probe mit Hilfe einer Vorrichtung zu entnehmen, die mit einem Rohr versehen ist und in die Zelle eingeführt wird. Die

der Zelle entnommene Probe wird dann unter Anwendung von durch die Atomenergiebehörde zugelassenen Verfahren geprüft, und wenn die Ergebnisse dieser Prüfung unbefriedigend sind, wird die Zelle «ntleert und mit frischer Holzkohle gefüllt

Da es sich beim Entleeren und erneuten Füllen der Zelle um eine kostspielige und zeitraubende Arbeit handelt, «st es wichtig, daß diese periodischen Untersuchungen genaue Ergebnisse liefern, damit ein unnötiges Entleeren und erneutes Füllen der Zellen vermieden werden kann. Das vorstehend geschilderte bekannte Verfahren zum Entnehmen von Proben erweist sich in dieser Beziehung jedoch als unbefriedigend, da das Probenentnahmerohr die Lagerung der Holzkohle in dem Bett während des Einführens und Zurückziehens stört Daher ist es unmöglich, genau festzustellen, wo sich die entnommene Probe in dem Bett ursprünglich befand, doch ist es für eine ordnungsgemäße Prüfung erforderlich, daß man in der Lage ist, festzustellen, wo sich die entnommene Probe in dem Bett befunden hat

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Prüfung des adsorptioinsfähigen Materials in den Zellen dadurch zu ermöglichen, daß man isolierte Proben aus dem adsorptioinsfähigen Material in dem Gasstrom aufhängt. 2s Zwar werden bei diesem Verfahren die Schwierigkeiten vermieden, die sich bei der Benutzung eines Rohrs zum Entnehmen von Proben ergeben, doch sind die aufgehängten Proben nicht notwendigerweise dem gleichen Gasstrom ausgesetzt wie die Zellen, denn der Gasstrom wird nicht auf geregelte Weise durch die Probe geleitet, so daß sich keine wirklich repräsentative Probe gewinnen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasadsorptionszelle zu schaffen, bei der eine Einrichtung vorhanden ist, die es ermöglicht, eine Probe des adsorptioinsfähigen Materials zu entnehmen, die ein genaues Bild der Wirkungsfähigkeit des Adsorptionsmaterials im Hauptteil der Zelle bezüglich seiner Fähigkeit, Verunreinigungsstoffe zu beseitigen, vermit-IeIt. Ferner soll durch die Erfindung eine Gasadsorptionszelle geschaffen werden, bei der ein herausnehmbar gelagerter Probenhalter vorhanden ist, welcher im wesentlichen der gleichen Strömungsgeschwindigkeit und dem gleichen Druckunterschied ausgesetzt ist wie der Hauptkörper des Adsorptionsmaterials, so daß das in dem Probenhalter befindliche Adsorptionsmaterial für die Eigenschaften des übrigen Adsorptionsmaterials in der Zelle repräsentativ ist und auch den Zustand des Adsorptionsmaterials in weiteren ähnlichen Zellen ein und desselben Systems repräsentiert. Weiterhin soll durch die Erfindung eine Gasadsorptionszelle geschaffen werden, die einen Probenhalter aufweist, welcher sich leicht aus dem Bett entfernen läßt, ohne daß das adsorbierende Material in dem Halter verlagert wird. Schließlich soll durch die Erfindung eine Gasadsorptionszelle geschaffen werden, bei der ein Probenhalter vorhanden ist, der einem Luftstrom ausgesetzt ist, welcher für den die Zelle durchsetzenden Luftstrom repräsentativ ist, wobei die Strömung nicht in einem bemerkbaren Ausmaß behindert wird, so daß eine Änderung der erforderlichen Verweilzeit der Luft in der Zelle als Folge einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die erfindungsgemäße Gasadsorptionszelle, die sich dadurch auszeichnet, daß mindestens ein mit Adsorptionsmaterial gefüllter, ausbaubarcr Probenhalter vorgesehen ist, der eine gelochte obere Stirnwand und eine gelochte untere Stirnwand, die in einem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, sowie eine in der Umfangsrichtung verlaufende, sich zwischen der oberen und der unteren Stirnwand erstreckende, ungelochte Seitenwand aufweist und daß der Füllbehälter eine Aufnahmeeinrichtung für den Probenhalter besitzt, in die sich der Probenhalter herausnehmbar so einbauen läßt daß die obere und die untere Stirnwand des Probenhalters parallel zu den beiden gelochten Flachmaterialstücken des Füllbehälters verlaufen.

Bei dieser Anordnung ist es möglich, den Probenhalter nach Bedarf zu entfernen, woraufhin das darin enthaltene adsorptionsfähige Material untersucht bzw. geprüft werden kann.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Fließbild eines typischen Gasbehandlungssystems, wie es z. B. bei Kernreaktoren zur Energieerzeugung verwendet wird;

F i g. 2 eine perspektivische Teildarstellung eines Satzes von hochwirksamen Gasadsorptionszellen der Bauart mit einem flachen Bett oder Zwischenboden;

i-' i g. 3 eine auseinandergezogene, vergrößerte, teilweise weggebrochen gezeichnete Darstellung eines Probenhalters und eines zugehörigen Behälters, wie sie bei den Adsorptionszellen nach F i g. 2 verwendet werden;

F i g. 4 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 2, aus dem der Verlauf der Ströme durch die Adsorptionszellen ersichtlich ist;

F i g. 5 einen Teilschnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4;

F i g. 6 eine perspektivische, teilweise weggebrochen gezeichnete Darstellung einer Gruppe von hochwirksamen Gasadsorptionszellen der stehenden Bauart;

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 6;

F i g. 8 eine vergrößerte, auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Teils einer der Zellen nach F i g. 6, aus der ersichtlich ist, auf welche Weise sich drei Probenhalter innerhalb der Zelle hintereinander anordnen lassen;

Fig.9 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Behälter und einen Probenhalter längs der Linie 9-9 in F i g. 7; und

Fig. 10 einen Teilschnitt längs der Linie 10-10 in F i g. 9 durch einen Behälter und die darin angeordneten Probenhalter.

In F i g. 1 ist in Form eines schematischen Fließbildes ein Gasbehandlungssystem bekannter Art zur Benutzung in Verbindung mit Kernreaktoren zur Energieerzeugung dargestellt. Da sich die Erfindung nur auf einen der Bestandteile eines solchen Systems, d. h. die Gasadsorptionszellen, bezieht, werden die übrigen Teile im folgenden nur kurz beschrieben. Es ist jedoch zu bemerken, daß sich die Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Adsorptionszellen nicht auf Kernreaktoren beschränkt, d. h. daß sich die Erfindung vorteilhaft auch in allen übrigen Fällen anwenden läßt, in denen ein Gasstrom durch ein Bett aus adsorptionsfähigem Material geleitet wird.

Genäß F i g. 1 wird der eintretende Luftstrom zunächst durch ein Nebelfilter geleitet das dazu dient, aus dem Luftstrom alle freien Wasser- oder Nebeltröpfchen zu entfernen, und dann durch eine elektrische Heizeinrichtung, mittels welcher die relative Feuchte der Luft bis auf den gewünschten Wert verringert wird.

Der elektrischen Heizeinrichtung ist ein Vorfilter nachgeschaltet, das dazu dient, die größeren Staubteilchen zurückzuhalten, und dem ein Satz von mit hohem Wirkungsgrad arbeitenden Filtern aus teilchenförmigen! Material nachgeschaltet ist, welche dazu dienen, den Luftstrom von Teilchen zu befreien, deren Größe unter 1 Mikron liegt. Die Gasadsorptionszellen sind diesen Hochleistungsfiltern nachgeschaltet, und in der Strömungsrichturig hinter den Gasadsorptionszellen ist ein zweiter Satz von Hochleistungsfiltern angeordnet, die dazu dienen, zu verhindern, daß aus den Adsorptionszellen entweichender Hohzkohlestaub von der Abluft mitgerissen wird.

In F i g. 2 bis 5 ist eine Ausführungsform eines Satzes von Hochleistungs-Gasadsorptionszellen zur Verwendung in Verbindung mit einem Gasbehandlungssystem der anhand von F i g. 1 beschriebenen Art teilweise schematisch dargestellt. Zu dem Satz von Zellen gehört ein stehend angeordnetes, einem Schrank ähnelndes Gestell 10, das in einem nicht dargestellten Filtergehäusekanal so angeordnet ist, daß es in waagerechter Richtung von Luft durchströmt werden kann. In dem Gestell 10 sind mehrere einzelne Gasadsorptionszellen 12 angeordnet, die in dem Gestell auf eine noch zu erläuternde Weise waagerecht verschiebbar gelagert sind.

Zu jeder Zelle 12 gehört ein allgemein rechteckiges Gehäuse, das durch zwei ungelochte, einander gegenüberliegende Seitenwände 15 und 16, eine ungelochte hintere Stirnwand 18 (F i g. 4), eine obere Wand 19 und eine untere Wand 20 gebildet wird. Zu der oberen Wand 19 gehört ein gelochtes ebenes Flachmaterialstück oder Sieb 22, das an seinem Umfang fest mit einem Flansch bzw. einer Einrahmung 24 verbunden ist. Zu der unteren Wand 20 gehören ein ähnliches gelochtes Flachmaterialstück 25 und ein sich über dessen Umfang erstreckender Flansch 26.

Eine Deckplatte 28 bildet die Vorderseite der Zellen und ist mit einem waagerechten Schlitz 29 versehen, der auf eine noch zu erläuternde Weise eine Verbindung zum Inneren des Gehäuses herstellt. Die Deckplatte 28 ragt über die Seitenwände, die obere Wand und die untere Wand des Gehäuses hinaus, so daß sie einen nach hinten bzw. nach innen gerichteten Flansch bzw. eine Abkantung 30 bildet, durch den eine sich über den ganzen Umfang erstreckende Dichtung 32 unterstützt wird. Ferner ist jede Deckplatte 28 mit zwei Griffen 33 versehen, um das Handhaben und Einführen der Zelle in das Gestell 10 zu erleichtern.

Ferner weist jede Zelle 12 zwei in dem Gehäuse angeordnete, durch einen Abstand getrennte parallele Füllbehälter 35 und 36 auf. Gemäß F i g. 4 gehört zu dem oberen Füllbehälter 35 jeder Zelle das gelochte obere Flachmaterialstück 22, und auf der Innenseite dieses Flachmaterialstücks ist in einem Abstand davon und parallel dazu ein gelochtes Flachmaterialstück oder Sieb 38 von ähnlicher Konstruktion angeordnet. Außerdem wird der Füllbehälter durch die Seitenwände 15 und 16, die hintere Stirnwand 18 und die vordere Stirnwand 28 abgegrenzt, und die beiden gelochten Flachmaterialstücke 22 und 38 sind in dem Gehäuse auf beliebige Weise, z. B. durch Einschweißen, mechanisch befestigt. Der Füllbehälter enthält ein gekörntes adsorptionsfähiges Material 40, z. B. aktivierte Holzkohle, die sich unter einem ausreichendem Druck befindet, um eine Bewegung der Holzkohlekörner unmöglich zu machen.

Der untere Füllbehälter 36 jeder Zelle ähnelt allgemein dem soeben beschriebenen oberen Füllbehälter 35, und sie weist das untere gelochte Flachmaterial stück 25 sowie ein nach innen versetztes gelochtes Flachmaterialstück bzw. ein Sieb 41 auf, welch letzteres dem Sieb 38 ähnelt. Die beiden gelochten Flachmaterial stücke jedes Füllbehälters werden im gewünschten Abstand voneinander und in ihrer parallelen Lage durch ein oder mehrere Z-förmige Profilstäbe 43 (Fig.5) gehalten, die auf beliebige Weise an den Flachmaterial stücken oder Sieben befestigt sein können und sich in

ίο der Längsrichtung von vorn nach hinten durch die Füllbehälter erstrecken. Alternativ könnten die geloch ten Flachmaterialstücke durch einen zentral angeordne ten, hier nicht dargestellten durchgehenden Bolzen bzw. eine Schraube in der gewünschten Lage gehalten werden.

Bei der soeben beschriebenen Konstruktion steht der Schlitz 29 in Verbindung mit dem freien Raum zwischen den beiden Füllbehältern 35 und 36, so daß die Luft in den Schlitz eintreten und sich ungehindert in der Längsrichtung bewegen kann, um dann in der in F i g. durch Pfeile angedeuteten Richtung quer durch den einen oder anderen Füllbehälter zu strömen. Es is jedoch zu bemerken, daß man die Zellen in dem das Gehäuse bildenden Kanal auch so anordnen könnte, daß sie in der Gegenrichtung von der Luft durchström werden. Ferner kann jede Zelle mit einer nich dargestellten Füllklappe versehen sein, die z. B. in die Rückwand 18 eingebaut ist, damit sich das adsorptions fähige Material 40 entfernen und durch frisches Material ersetzen läßt.

Das Gestell 10 weist mehrere rechteckige öffnungen auf, die durch nach außen gerichtete Abkantungen 45 abgegrenzt und so bemessen sind, daß sich das Gehäus einer Zelle in die zugehörige Öffnung einführen läßt, um in ihre Gebrauchslage nach F i g. 2,4 und 5 gebracht zi werden, bei der die Dichtung 32 der Zelle zwischen der Abkantung 30 der Zelle und der dazu passenden Abkantung 45 des Gestells 10 zusammengedrückt wird Das Gestell kann mit einer nicht dargestellten Halteeinrichtung versehen sein, die dazu dient, die Zellen in ihrer Gebrauchslage zu halten. Ferner kanr das Gestell 10 gemäß F i g. 5 sich in der Längsrichtung erstreckende Tragschienen 46 aufweisen, die jeder öffnung des Gestells zugeordent sind, so daß sich jed« Zelle waagerecht in das Gestell einführen bzw. aus ihm herausziehen läßt, wenn eine Wartung oder Prüfung der Zelle erforderlich ist.

Wie erwähnt, sind die gelochten Flachmaterialstücke 22, 25, 38 und 41 von ähnlicher Konstruktion und be

so einer typischen Ausführungsform aus Blech hergestellt Die öffnungen können in Form einer großen Anzah runder öffnungen ausgebildet sein, die nach einen gleichmäßigen Muster angeordnet sind. Alternate könnten die Flachmaterialstücke aus einem Drahtgewe

be bestehen. In jedem Fall soll die freie Öffnungsflächi der Flachmaterialstücke mindestens etwa 30% betra gen, um den Luftwiderstand möglichst gering zu halten Bei einer typischen Ausführungsform hat jede ZeIh ohne Berücksichtigung der vorderen Deckplatte eim Breite von etwa 610 mm, eine Länge von etwa 760 mn und eine Höhe von etwa 160 mm. Die Dicke des Bett aus dem adsorptionsfähigen Material beträgt bei jeden der Füllbehälter 35 und 36 etwa 50 mm, und zwischer den beiden Füllgehältern ist ein gleichmäßiger Abstam von etwa 50 mm vorhanden.

Gemäß der Erfindung weisen mindestens einige der ir das Gestell 10 eingesetzten Adsorptionszellen gemäl F i g. 2 einen oder mehrere herausnehmbare Probenhai

ter 50 auf, damit die Wirksamkeit des Adsorptionsmaterials 40 in den Umschließungen periodisch geprüft werden kann. Bei einer typischen Anordnung sind nur einige wenige der Zellen in dem Gestell 10 mit einem solchen Probenhalter versehen; zwar zeigen die Zeichnungen, daß einer Zelle vier Probenhalter zugeordnet sind, doch ist zu bemerken, daß man die betreffenden Zellen auch mit einer kleineren oder größeren Anzahl von Probenhaltern 50 versehen könnte, wenn dies erwünscht ist.

Gemäß Fig.3 weist jeder Probenhalter 50 eine ungelochte zylindrische Seitenwand 52 auf, die am oberen und unteren Ende nach innen abgewinkelt ist, so daß nach innen ragende ungelochte runde Flansche 53 und 54 aus ungelochtem Material vorhanden sind. Die Flansche 53 und 54 begrenzen runde öffnungen 55 und 56, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser haben, und auf der Innenseite jedes dieser Flansche ist ein rundes gelochtes Flachmaterialstück angeordnet, so daß eine gelochte obere Stirnwand 57 und eine gelochte untere Stirnwand 58 vorhanden sind. Der durch die Seitenwand 52 und die Stirnwände 57, 58 abgegrenzte Raum ist mit einem Adsorptionsmaterial 59 gefüllt, das von gleicher Art ist wie das in dem zugehörigen Bett enthaltene Adsorptionsmaterial 40. Die gelochten Stirnwände können gegebenfalls fest mit den Flanschen 53 und 54 verbunden sein; alternativ können die genannten Teile lediglich durch den geringen Druck zusammengehalten werden, der durch die Flansche auf das Adsorptionsmaterial ausgeübt wird. Ferner sind die Stirnwände 57 und 58 des Probenhalters 50 jeweils aus einem Material hergestellt, das dem Material der gelochten Flächen 22,25,38 und 41 der Zelle entspricht, so daß die gleiche prozentuale Öffnungsfläche vorhanden ist und dem Luftstrom der gleiche Widerstand entgegengesetzt wird. Wie im folgenden erläutert, gewährleistet diese Anordnung, daß sich bei dem Probenhalter 50 der gleiche Gasdurchsatz je Flächeneinheit ergibt wie bei dem Bett 40.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die Länge oder Höhe des Probenhalters 50 allgemein der Dicke jeder der Füllbehälter 35 und 36 innerhalb einer Zelle, so daß das Adsorptionsmaterial in der Zelle die gleiche Dicke hat wie bei dem zugehörigen Füllbehälter. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 hat somit der Probenhalter 50 eine Höhe von etwa 50 mm und einen Durchmesser von etwa 63,5 mm.

Gemäß F i g. 3 weisen die gelochten Flachmaterialstücke 22 und 38 des Füllbehälters 35 erste und zweite runde öffnungen 61 und 62 auf, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser haben und längs einer Achse 64 aufeinander ausgerichtet sind. Es ist eine Einrichtung 66 vorhanden, die es ermöglicht, den Probenhalter 50 in dem Füllbehälter 35 herausnehmbar so anzuordnen, daß er sich zwischen der oberen öffnung 61 und der unteren öffnung 62 erstreckt. Die Aufnahmeeinrichtung 66 weist eine zylindrische ungelochte Seitenwand 68 auf, die gleichachsig mit der Achse 64 angeordnet ist und ein der ersten öffnung 61 benachbartes vorderes Ende und ein der zweiten Öffnung 62 benachbartes unteres bzw. hinteres Ende bildet. Am unteren Ende der Seitenwand 68 ist ein ungelochter runder ebener unterer Flansch 70 befestigt, dessen Fläche sich im rechten Winkel zu der Querachse 64 erstreckt. Genauer gesagt bildet der untere Flansch 70 eine runde äußere Schulter 71, die gleichachsig mit der Achse 64 angeordnet ist, und deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Seitenwand 68 und der zweiten öffnung 62, so daß ein äußerer Flanschabschnitt 72 vorhanden ist, der denjenigen Teil des zweiten Flachmaterialstücks 38 Überlappt, welcher die zweite öffnung 62 unmittelbar umgibt Der äußere Flanschabschnitt 72 ist vorzugsweise fest mit dem angrenzenden Flachmaterialstück 38 verbunden, z. B. durch Verschweißen oder auf andere Weise. Der untere Flansch 70 begrenzt ferner eine runde innere Öffnung 73, die gleichachsig mit der Querachse 64 angeordnet ist, und deren Durchmesser kleiner ist als

ίο der Durchmesser der zweiten öffnung 62 des Flachmaterialstücks 38, so daß ein innerer Flanschabschnitt 74 vorhanden ist, der vom Rand der zweiten öffnung 62 aus nach innen ragt.
Die Aufnahmeeinrichtung 66 weist ferner einen ungelochten, runden, ebenen oberen Flansch 76 auf, der am oberen Ende der Seitenwand 68 befestigt ist und sich im rechten Winkel zu der Querachse 64 erstreckt. Dieser obere Flansch 76 hat eine runde Außenkante 77, die gleichachsig mit der Querachse 64 angeordnet ist und einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser der Seitenwand 68 und der ersten öffnung 61 in dem Flachmaterialstück 22, um einen äußeren Flanschabschnitt 78 zu bilden, der einen Teil des Flachmaterialstücks 22 in der unmittelbaren Umgebung der ersten öffnung 61 überlappt und an diesem Flachmaterialstück befestigt ist. Der obere Flansch 76 hat ferner eine runde innere Öffnung 79, die konzentrisch mit der Querachse 64 angeordnet ist und einen Durchmesser hat, der im wesentlichen dem Innendurchmesser der zylindrischen Seitenwand 68 der Aufnahmeeinrichtung entspricht. Dieser Durchmesser ist nur wenig größer als der Außendurchmesser der Seitenwand 52 des Probenhalters 50, so daß es möglich ist, den Probenhalter in die Aufnahmeeinrichtung 66 längs der Querachse 64 durch die erste öffnung 61 und

die runde innere öffnung 79 des oberen Flansches 76 hindurch einzuführen und ihn in seine Gebrauchslage zu bringen.

Die Aufnahmeeinrichtung 66 besitzt ferner einen runden Dichtungsring 82, der sich zur Anlage an dem inneren runden Flanschabschnitt 74 des unteren Flansches 70 bringen läßt, um eine gasdichte Abdichtung zwischen dem unteren Flansch und dem ihm benachbarten, nach innen ragenden Flansch 74 des Probenhalters 50 zu bewirken, wenn der Probenhalter seine aus Fig.4 und 5 ersichtliche Gebrauchslage einnimmt. Weiterhin ist eine ebene, ringförmige Deckplatte 84 vorhanden, mittels welcher der Probenhalter 50 in der Aufnahmeeinrichtung 66 in seiner Lage

so gehalten wird. Diese Deckplatte hat einen runden äußeren Rand 85, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des runden äußeren Randes 77 des oberen Flansches der Aufnahmeeinrichtung entspricht, und außerdem ist eine runde innere ufi'nung So vorhanden, deren Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der runden öffnung 73 des unteren Flansches 70 entspricht. Es ist zu bemerken, daß die inneren öffnungen 55 und 56 des oberen und des unteren Flansches 53 und 54 des Probenhalters 50 einen Durchmesser haben, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der runden inneren öffnung 86 der Deckplatte 84 und der runden inneren öffnung 73 des unteren Flansches 70 ist. Damit sich die Deckplatte 84 lösbar an dem oberen Flansch 76 befestigen läßt, sind zwei Schrauben 88 und 89 vorhanden, die so bemessen sind, daß sie sich mit einem Spielraum in zugehörige öffnungen der Deckplatte 84 einführen und in damit fluchtende öffnungen des oberen Flansches 76 ein-

schrauben lassen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der äußere Flanschabschnitt 72 des unteren Flansches 70 der Aufnahmeeinrichtung 66 zusammen mit dem zugehörigen oberen Flansch 76 als Abweiser zur Wirkung kommt, um im wesentlichen zu verhindern, daß Gas, das in der Querrichtung durch den Füllbehälter 35 strömt, zwischen dem Adsorptionsmaterial 40 in dem Füllbehälter und der Seitenwand 68 hindurch entweicht. Der innere Flanschabschnitt 74 des unteren Flansches 70 der Aufnahmeeinrichtung kommt in Verbindung mit dem oberen runden Flansch 53 und dem unteren runden Flansch 54 des Probenhalters 50 auf ähnliche Weise zur Wirkung, um zu verhindern, daß Gas zwischen dem Adsorptionsmaterial 59 in dem Probenhalter 50 und der Seitenwand 52 hindurch entweicht.

Für den Fall, daß in einer bestimmten Zelle mehrere Aufnahmeeinrichtungen mit zugehörigen Probenhaltern angeordnet sind, ist zu bemerken, daß die Fläche, die durch den unteren Flansch 70 eingenommen wird, zu einer gewissen Behinderung des die Zelle durchsetzenden Luftstroms führt, und daß dieser Widerstand zur Folge hat, daß das Gas eine höhere Strömungsgeschwindigkeit annimmt, so daß die Verweilzeit des Gases in dem Bett verkürzt wird. Diese Verweilzeit ist ein ausschlaggebender Faktor, denn sie muß so gewählt sein, daß Gewähr dafür besteht, daß alle radioaktiven Verbindungen zurückgehalten werden; bei einer Zelle der vorstehend beschriebenen Art mit den genannten Abmessungen beträgt die Verweilzeit bei einer typischen Anordnung etwa 0,25 s. Um eine solche Veränderung der Verweilzeit zu vermeiden, kann man die durch die Abstandshalter 43 überdeckte Fläche verkleinern, um einen Ausgleich für die durch den Flansch 70 verdeckte Fläche zu schaffen, oder man kann bei dem mit Probenhaltern versehenen Füllbehälter eine oder mehrere dieser als Abstandhalter wirkenden Schienen fortlassen, wie es in F i g. 5 gezeigt ist.

Das zur Herstellung der Aufnahmeeinrichtungen und der Probenhalter verwendete Material ist von bekannter Art, und bei einer typischen Ausführungsform handelt es sich um ein Metall, z. B. nichtrostenden Stahl. Zwar weist der vorstehend beschriebene Probenhalter nach F i g. 3 Stirnwände mit nach innen abgewinkelten Flanschen 53 und 54 auf, die mit der Seitenwand 52 aus einem Stück bestehen, doch ist zu bemerken, daß die Stirnwände auch durch abnehmbare Schraubkappen gebildet sein könnten, um das Entfernen des Adsorptionsmaterials und das Einfüllen von neuem Adsorptionsmaterial zu erleichtern.

Während des Betriebs tritt durch den Satz von Zellen 12 strömende Luft in den Schlitz 29 jeder Zelle ein, um dann in der aus F i g. 4 ersichtlichen Weise durch das eine oder andere Bett zu strömen, das durch den Füllbehälter 35 bzw. den Füllbehälter 36 gebildet wird. Da die Probenhalter 50 der gleichen Gasströmungsgeschwindigkeit ausgesetzt sind, wie die übrigen Teile des zugehörigen Betts, gibt das Adsorptionsmaterial 59 in jedem Probenhalter mit hoher Genauigkeit das Ausmaß an, in dem die übrigen Teile des Betts Verunreinigungsstoffe adsorbiert haben, und gleichzeitig erhält man ein genaues Bild der Verteilung der Adsorption zwischen der Eintrittsseite und der Austrittsseite des betreffenden Betts. Soll das Ausmaß der Verunreinigung ermittelt werden, verschafft sich ein Techniker Zugang zu dem Kanal bzw. der Rohrleitung, um aus dem Gestell 10 eine der Zellen 12 herauszuziehen, die mit Probenhaltern 50 versehen sind. Üblicherweise wird dann ein Probenhalter ausgebaut und dann zerstörungsfrei unter Anwendung eines bekannten Verfahrens, z. B. durch Abtasten seiner Radioaktivität, geprüft. Führt diese Prüfung zu zufriedensteflenden Ergebnissen, wird ein neuer Probenhalter in die leere Aufnahmeeinrichtung 66 eingeführt, und die Zelle 12 wird wieder in das Gestell 10 eingebaut. Das gleiche Verfahren kann dann in einem späteren Zeitpunkt wiederholt werden, wobei ein anderer Probenhalter, der ursprünglich in die Zelle

ίο eingebaut worden ist, untersucht wird. Läßt jedoch die Prüfung erkennen, daß nur noch eine unbefriedigende Adsorption stattfindet, wird das Adsorptionsmaterial in sämtlichen Zellen 12 erneuert. Hierbei würden auch die Probenhalter mit Adsorptionsmaterial gefüllt, das der gleichen Charge entnommen ist, mit der die übrigen Teile der Betten gefüllt werden.

Fig.6 bis 10 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Satzes von Hochleistungs-Gasadsorptionszellen zum Gebrauch in Verbindung mit einem Gasbehandlungssystem der eingangs anhand von F i g. 1 beschriebenen Art. Der Satz von Zellen weist mehrere stehend angeordnete Filterbettbaugruppen 100 auf, von denen in F i g. 6 nur zwei dargestellt sind, und die parallel zueinander in einen Kanal bzw. eine Leitung 102 eingebaut sind. Der Kanal 102 weist eine Eintrittskamimer 103 zum Aufnehmen der zugeführten Luft und eine Austrittskammer 104 zum Aufnehmen der Luft auf, die jeweils eine der Baugruppen 100 durchströmt hat.

Jede der Baugruppen 100 ist an ihrem Umfang durch eine ungelochte, allgemein vielseitige Wand 106 abgegrenzt, die annähernd die Form eines Rhombus hat, und ferner ein erstes gelochtes Flachmaterialstück 107, das in einer senkrechten Ebene auf einer Seite angeordnet ist, sowie ein zweites gelochtes Flachmaterialstück 108, das in einer zweiten senkrechten Ebene in einem Abstand von dem ersten Flachmaterialstück auf der entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Im Inneren der Baugruppe befindet sich eine allseitig umschlossene rechteckige Kammer 109, die durch eine ungelochte Seitenwand HO, die an drei Seiten angrenzt, abgegrenzt ist, ferner durch ein drittes gelochtes Flachmaterialstück 111, das parallel zu dem ersten Flachmaterialstück 107 und in einem Abstand von diesem angeordnet ist, sowie ein viertes gelochtes Flachmaterialstück 112, das parallel zu dem Flachmaterialstück 108 und den in einem Abstand von diesem angeordnet ist. Der Innenraum der so abgegrenzten Kammer 109 steht gemäß Fig.6 über die öffnung 114 in Verbindung mit der Eintrittskammer 103, so daß die durch die

so Eintrittskammer strömende Luft in die Kammer 109 eintreten kann.

Der Raum zwischen der umschlossenen Kammer 109 und dem äußeren Umfang der Baugruppe 100 ist mit einem adsorptionsfähigen Material 115 gefüllt, und zu jeder Baugruppe gehört ein Füllstutzen 116 zum Zuführen des adsorptionsfähigen Materials, sowie ein Entleerungsstutzen bzw. eine Rutsche 117 zum Abführen des Materials. Gemäß F i g. 7 strömt somit die in die umschlossene Kammer 109 eintretende Luft durch eine von zwei Umschließungen, zu denen ein erster FUIIbehälter 120 zwischen den parallelen Flachmaterialstücken 107 und 111 sowie ein zweiter Füllbehälter 121 zwischen den Flachmaterialstücken 108 und 112 gehören. Bei einer typischen Ausführungsform beträgt die Querabmessung jeder der FUIIbehälter 120 und 121 etwa 150 mm, doch könnte man auch eine andere Abmessung wählen.
Gemäß Fig.7 sind in dein zweiten FUIIbehälter 121

zwei gleichartige Aufnahmeeinrichtungen 123 für Probenhalter eingebaut; natürlich könnte man nach Bedarf auch eine andere Anzahl solcher Aufnahmeeinrichtungen vorsehen. Wie im folgenden erläutert, sind die Aufnahmeeinrichtungen 123 so gestaltet, daß sie es ermöglichen, die nach außen abgeschlossenen Probenhalter gemäß Fig.6 parallel zu den Sieben in senkrechter Richtung durch den Füllstutzen 116 hindurch zu bewegen. Dies ist bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 bis 10 erforderlich, da der Kanal 102 im übrigen allseitig abgeschlossen ist, so daß sein Innenraum im Gegensatz zu der Ausführungsform nach F i g. 2 bis 5 für das Wartungspersonal nicht zugänglich ist. Soll das Adsorptionsmaterial 115 in einer der Baugruppen 100 versucht bzw. geprüft werden, ist es somit erforderlich, einen Teil des Materials über den Entleerungsstutzen 117 zu entfernen, bis die Aufnahmeeinrichtungen 123 freigelegt worden sind, so daß ein Techniker mit der Hand durch den Füllstutzen 116 greifen kann, um die gewünschte Anzahl von Probenhaltern auszubauen. Zeigen die Untersuchungen, daß sich das Adsorptionsmaterial noch in einem brauchbaren Zustand befindet, werden die gleichen Probenhalter wieder eingebaut und das vorher abgeführte Füllmaterial 115 wird der betreffenden Baugruppe 100 über den Füllstutzen 116 wieder zugeführt. Anderenfalls wird das gesamte Adsorptionsmaterial über den Entleerungsstutzen 117 aus der betreffenden Baugruppe abgelassen und durch frisches Adsorptionsmaterial ersetzt.

Wie insbesondere aus F i g. 8 bis 10 ersichtlich, ist jede der Aufnahmeeinrichtungen 123 so angeordnet, daß sie in Verbindung mit zwei öffnungen 125 und 126 steht, mit denen die Flachmaterialstücke oder Siebe 108 und 112 versehen sind; durch die öffnungen 125 und 126 ist eine sich quer durch die Umschließung erstreckende Achse 127 bestimmt. Zu der Aufnahmeeinrichtung 123 gehört eine zylindrische Seitenwand, die konzentrisch mit der Querachse 127 angeordnet und quer zu ihrer Achse in zwei Abschnitte unterteilt ist, so daß sie sich aus einem allgemein halbzylindrischen, ortsfesten unteren Abschnitt 130 und einem ebenfalls halbzylindrischen Deckel 131 zusammensetzt. Der Deckelabschnitt 131 ist mit dem unteren Abschnitt 130 durch ein Scharnier 132 verbunden, so daß er sich mit der Hand zwischen der in Fig.9 gezeigten Schließstellung und der aus F i g. 8 ersichtlichen Öffnungsstellung schwenken läßt. Längs des von dem Scharnier 132 abgewandten Randes sind zwei lösbare Klammern 133 angeordnet, mittels welcher der Deckelabschnitt in seiner Schließstellung festgelegt werden kann. Alternativ könnte man das Scharnier 132 fortlassen und Klammern an beiden Längsrändern der Aufnahmeeinrichtung 123 vorsehen, so daß man den Deckelabschnitt vollständig von dem unteren Abschnitt abheben könnte, wenn ein Probenhalter entnommen werden soll.

Jede Aufnahmeeinrichtung 123 weist ferner an jedem Ende der Seitenwand einen ungelochten ebenen Flansch auf. Gemäß F i g. 8 ist der eine Flansch 135, der sich im rechten Winkel zu der Querachse 127 erstreckt, mit dem hinteren oder rechten Ende der Seitenwand verbunden. Dieser Flansch überlappt denjenigen Teil des Siebes 112, welcher die öffnung 126 unmittelbar umgibt, und er besitzt einen runden äußeren Rand 136, der radial nach außen über die Seitenwand hinausragt, so daß er einen äußeren Flanschabschnitt 137 bildet, der als Abweiser wirkt, um das Entweichen von Gas zwischen dem Adsorptionsmaterial 115 in dem Füllbehälter 121 und

ίο der Seitenwand der Aufnahmeeinrichtung zu verhindern. Ferner hat der Flansch 135 eine zentrale runde öffnung 138, deren Rand gegenüber der Seitenwand der Aufnahmeeinrichtung 123 radial nach innen versetzt ist, um einen inneren Flanschabschnitt 139 abzugrenzen.

Ein dem Flansch 135 ähnelnder Flansch 140 ist am entgegengesetzten Ende der Seitenwand befestigt, und beide Flansche 135 und 140 können mit den einander zugewandten Flächen der zugehörigen Siebe 108 und 112 auf beliebige Weise, z.B. durch Verschweißen, verbunden sein.

Jede Aufnahmeeinrichtung 123 ist so bemessen, daß sie insgesamt drei Probenhalter 142, 143 und 144 aufnehmen kann, die in der aus Fig. 10 ersichtlichen Weise hintereinandergeschaltet sind. Jeder dieser Probenhalter ähnelt allgemein dem weiter oben anhand von F i g. 3 beschriebenen Probenhalter 50, abgesehen davon, daß jeder Probenhalter an seinem Umfang zwei durch einen axialen Abstand getrennte Nuten 145 zum Aufnehmen je eines sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Dichtungsrings 147 aufweist. Alternativ könnte man anstelle der drei in Fig.8 und 10 dargestellten Probenhalter einen einzigen längeren Probenhalter mit einer Länge von etwa 150 mm vorsehen. Um eine zusätzliche Abdichtung der Proben-

J5 halter in der Aufnahmeeinrichtung 123 zu bewirken, ist gemäß Fig. 10 ein weiterer Dichtungsring 148 auf der den Probenhaltern zugewandten Seite des Flansches 135 angeordnet, so daß er zwischen dem inneren Flanschabschnitt 139 und der benachbarten Stirnwand des Probenhalters 142 liegt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß es beide Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen, repräsentative Proben des Adsorptionsmaterials zu gewinnen, die gleichzeitig den gleichen Bedingungen ausgesetzt worden sind wie das im Hauptteil der betreffenden Zelle vorhandene Adsorptionsmaterial. Hierbei sind die Probenhalter so angeordnet, daß sich ihre Stirnwände parallel zu den gelochten Flachmaterialstücken der Zelle erstrecken, damit ein

so repräsentativer Teil des die Zelle durchströmenden Gases durch die Probenhalter strömt. Die Tatsache, daß die Stirnwände der Probenhalter und die gelochten Flächen der Zellen vorzugsweise aus gleichartigen Materialien bestehen, trägt weiter dazu bei, zu gewährleisten, daß die Geschwindigkeit, mit der die Probenhalter von dem Gasstrom durchsetzt werden, repräsentativ für die Durchsatzgeschwindigkeit beim Hauptteil der betreffenden Zelle ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

25 Ol Patentansprüche:

1. Gasadsorptionszeile, die mindestens einen in einem Gehäuse angeordneten Füllbehälter für das s Adsorptionsmaterial aufweist, welcher durch ein oberes gelochtes Flachmaterialstück und ein parallel in einem Abstand dazu angeordnetes zweites gelochtes Flachmaterialstück abgeschlossen ist, und die eine Einrichtung zum Entnehmen einer repräsen- ι ο tativen Probe des Adsorptionsmaterials aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein mit Adsorptionsmaterial gefüllter, ausbaubarer Probenhalter (50, 142, 143,144) vorgesehen ist, der eine gelochte obere Stirnwand (57) und eine gelochte untere Stirnwand (58), die in einem Abstand parallel zueinander angeordnet iind, sowie eine in der Umfangsrichtung verlaufende, sich zwischen der oberen und der unteren Stirnwand erstreckende, ungelochte Seitenwand (52) aufweist und daß der Füllbehälter (35,36,120,121) eine Aufnahmeeinrichtung (66,123) für den Probenhalter besitzt, in die sich der Probenhalter herausnehmbar so einbauen läßt, daß die obere und die untere Stirnwand des Probenhalters parallel zu den beiden gelochten Flachmaterialstücken des Füllbehälters verlaufen.

2. Gasadsorptionszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenhalter (50) mindestens an einem Ende einen nach innen gerichteten, ungelochten Flansch (53,54) aufweist, der mit der in der Umfangsrichtung verlaufenden Seitenwand (52) verbunden ist und den Rand der benachbarten Stirnwand (57,58) überlappt.

3. Gasadsorptionszelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Umfangs- )5 richtung verlaufende Seitenwand (52) des Probenhalters (50) und die Seitenwand (68) der Aufnahmeeinrichtung (66) zylindrisch sind.

4. Gasadsorptionszelle nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der gelochten Flachmaterialstücke (22,38) des Füllbehälters (35,36) eine öffnung (61) aufweist und daß die Aufnahmeeinrichtung (66), die ortsfest zwischen den gelochten Flachmaterialstücken und in der Querrichtung in Fluchtung mit der öffnung angeordnet ist, die Seitenwand (52) des Probenhalters (50) eng umschließt.

5. Gasadsorptionszelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (66) eine Seitenwand (68) besitzt, die sich zwischen den gelochten Flachmaterialstücken (22, 38) des Füllbehälters (35, 36) erstreckt, sowie einen nach außen gerichteten, ungelochten Flansch (72), der mit der Seitenwand verbunden ist und denjenigen Teil eines der gelochten Flachmaterialstücke überlappt, weleher die zugehörige öffnung unmittelbar umgibt.

6. Gasadsorptionszelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtungseinrichtung (82) vorhanden ist, die zwischen der Aufnahmeeinrichtung (66) und dem Probenhalter (50) angeordnet ist.

7. Gasadsorptionszelle nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozentsatz der offenen Fläche bei jedem der gelochten Flachmaterialstücke (22, 38; 108, 112) sowie der gelochten oberen Stirnwand (57) und der gelochten unteren Stirnwand (58) des Probenhalters (50) der gleiche ist

8. Gasadsorptionszelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querabstand zwischen der oberen Stirnwand (57) und der unteren Stirnwand (58) des Probenhalters (50) gleich dem Querabstand zwischen den gelochten Flachmaterialstücken (22,38) des Füllbehälters (35,3fi) ist, daß der Füllbehälter ferner einen nach innen gerichteten, in der Umfangsrichtung verlaufenden Flansch (74) aufweist, der einem der Flachmaterialütücke unmittelbar benachbart ist und ein Ende des Probenhalters aufnimmt, und daß die Aufnahmeeinrichtung (66) eine ringförmige Deckplatte (84) aufweist, die das andere Ende des Probenhalters überlappt, und daß die Gasadsorptionszelle Befestigungsmittel (88, 89) zur lösbaren Befestigung der ringförmigen Deckplatte an der Aufnahmeeinrich-1:ung (66) nahe dem anderen gelochten Flachmateriaistück umfaßt.

9. Gasadsorptionszelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsring (82) vorhanden ist, der den inneren Flanschabschnitt (74) überdeck!.

10. Gasadsorptionszelle nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der Aufnahmueinrichtung (123) in der Querrichtung in einen kreisbogenförmig gekrümmten ortsfesten Abschnitt (130) und einen abnehmbaren Deckeiabschnkt (till) unterteilt ist.

11. Gasadsorptionszelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (12J) Haltemittel (133) zum Halten des Deckelabschnittes (131) in seiiner Schließstellung aufweist.