DE2755140C2 - Trenndüse zum Trennen von gas- oder dampfförmigen Stoffen mit unterschiedlichen Molekulargewichten und/oder verschiedenen gaskinetischen Querschnitten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Trenndüse zur Ausübung eines Trennverfahrens, das beispielsweise in der Zeitschrift »Atomwirtschaft«, Juli 1968, Seite 359 bis 362, beschrieben wurde. Derartige Trenndüsen werden u. a. zur Trennung von Isotopen eingesetzt.

Trenndüsen zur Durchführung solcher und ähnlicher Verfahren erfordern eine hochgenaue Einhaltung der Düsengeometrie mit Toleranzen von ±0,001 mm, wobei für großtechnische Anlagen Trenndüsen in einer Gesamtlänge von einigen tausend Kilometern rationell und wirtschaftlich hergestellt werden müssen. Ein Herstellungsverfahren für eine Trenndüse, die diese Anforderungen erfüllt, ist beispielsweise in der DE-PS 19 192 beschrieben.

Bei Trenndüsen, die nach de-· genannten Patentschrift gefertigt sind, werden mit Düsenlippen und Abschaltenden versehene Profilstäbe, die in Nuten eines in mehrere Kammern aufgeteilten Rohrkörpers eingebracht sind, mit Hilfe von Stahlkugeln gehalten, die /wischen die beiden Profilstäbe einer Trenndüse eingepreßt sind. Die Düsenlippen und Abschälkanten ragen dabei in eine rinnenförmige Ausnehmung einer gemeinsamen Trennwand zweier Kammern des Rohrkörpers, welche das Ausgangsgas bzw. die schwere Fraktion führen. Bei dieser Düsenausbildung ist es erforderlich, relativ dicke Stege im Bereich der Stahlkugel vorzusehen, welche gegenüberliegende Partien der Schlitze des Rohrkörpers miteinander bzw. mit der Trennwand verbinden, um eine Veränderung der Schlitzgeometrie durch den Anpreßduck der Stahlkugeln vorzubeugen. Es wurde erkannt, daß sowohl durch die besagten Stege als auch durch die Stahlkugeln Strömungsstörungen auftreten, die den Gesamtwirkungsgrad der Trenndüsenanlage verschlechtern. Andererseits ist aus fertigungstechnischen Gründen und zur besseren Wartung einer Anlage eine Halterung für die Profilstäbe von Vorteil, die einen leichten Austausch der Profilstäbe ermöglicht

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Trenndüse ähnlich der vorherbeschriebenen Art so auszubilden, daß eine leichte Austauschbarkeit der Profilstäbe erhalten bleibt und daß Strömungsstörungen durch Halteelemente für die Profilstäbe vermieden sind und ferner Strömungsstörungen durch Abstützelemente auf ein Mindestmaß reduzierbar sind.

Für eine Trenndüse, bei der (mit Düsenlippen und Abschälblenden versehene) Profilstäbe lösbar an einem in mehrere Kammern unterteilten Rohrkörper befestigt sind, der zur Aufnahme der Profilstäbe mit Schwalbenschwanznuten versehen ist, wurde diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Profilstäbe und der Rohrkörper mittels einer Blattfeder gegeneinander verspannt sind, wobei die Blattfeder wenigstens eine eingerollte Kante besitzt, die in eine Nut der Profilstäbe eingreift. Durch diese Maßnahme ist erreicht, daß im Bereich der Abschälblenden und Düsenlippen Störungen der Gasströmung erheblich gemindert sind, weil keine Haltemittel für die Profilstäbe in den Gasstrom ragen und ferner den Düsenschlitz überbrückende Verbindungsstege weitgehend entfallen können oder gegebenenfalls im Bereich der Düse sehr dünnwandig und mit schneidenförrniger Kante ausgebildet werden können. Letzteres ist möglich, weil durch die neue Bauform keine Biegemomentc entlang den Nuten auftreten.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung greift die am Rohrkörper abgestützte Kante der Blattfeder in eine Nut des Rohrkörpers ein. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein mit einer Abschälblende oder Düsenlippe versenener Profilstab einzeln auswechselbar ist, ohne daß andere Profilstäbe in Mitleidenschaft gezogen werden.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt die Blattfeder zwei eingerollte Kanten, mit denen sie in die Nuten zweier Profilstäbe benachbarter Düsen eingreift. Dadurch verringert sich die Anzahl der für die Trenndüsenanlage erforderlichen Blattfeder um die Hälfte. Ferner entfallen zusätzlich am Rohrkörper als Sitz für die Blattfeder einzuarbeitende Nuten.

In einer speziellen Weiterbildung der Erfindung sind die Blattfedern mit Ausnehmungen zum Einsetzen eines Werkzeuges versehen. Beim Zusammenbau der Trenndüse kann dabei der auf die Profilstäbe von der Blattfeder ausgeübte Anpreßdruck so weit verringert werden, daß eine feinfühlige Plazierung der Profilstäbe möglich ist.

Andere Weiterbildungen der Erfindung dienen dazu, über die ganze Länge der Profilstäbe einen möglichst

gleichförmig verlaufenden Anpreßdruck zu erzeugen. Hierzu sind die Blattfedern oder Blattfedersegmente in einer vorzugsweise die gesamte Länge der Profilstäbe erfassenden Erstreckung angeordnet wobei die Federenden mit Einschnitten versehen sind und die Wirkungslinie der Federkraft in Richtung der Ecke einer Schwalbenschwanznut des Rolirkörpers verläuft

In der Zeichnung sind nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 die Schrägansicht eines Ausschnittes aus einem Rohrkörper mit Trenndüsen;

F i g. 2 einen mit verkleinertem Maßstab dargestellten Querschnitt durch eine Trenndüse abgewandelter Ausführungsform;

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung für eine weitere Trenndüse.

Die F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Rohrkörpers 1, der mit radial verlaufenden Trennwänden 2 und 3 in mehrere Kammern 4 und 5 unterteilt ist welche das zu trennende Gas bzw. die schwere Fraktion des Trenngases führen. Das beispielsweise in die Kammer 4 unter Druck eingeführte Ausgangsgas tritt dabei durch einen Längsschlitz 6 des Rohrkörpers 1 in eine Trenndüse 7 ein, in der es mittels einer Düsenlippe 8, die sieb an einem Profilstab 9 befindet in eine Umlenkrille 10 umgelenkt wird. Bei dieser Umlenkung strömt die schwere Fraktion des Ausgangsgases fm Wandbereich der Umlenkrille und gelangt durch einen weiteren Längsschlitz 11 des Rohrkörpers 1 in eine benachbarte weitere Kammer 5. »

Beim oben beschriebenen Vorgang wird dit an der äußeren Oberfläche des Gasstromes befindliche leichte Fraktion mit Hilfe einer Abschälblende 12, die sich an einem weiteren Profilstab 13 befindet, nach außen abgelenkt

Die Profilstäbe 9 und 13 ruhen in Schwalbenschwanznuten 14 und 15 des Rohrkörpers 1 und werden dort in ihrer Lage mit Hilfe von quer zu ihrer Längserstreckung eingerollten Blattfedern 17 und 18 festgehalten, welche in Nuten 19 und 20 der Profilstäbe 9 und 13 eingreifen.

Jede Blattieder, z. B. 17, ist dabei so eingerollt, daß die Wirkungslinie der Federkraft in Richtung der Ecken 22 bzw. 23 einer Schwalbenschwanznut 15 bzvf. 24 des Rohrkörpers 1 verläuft. Die an der Kante 25 sowie die an der gegenüberliegenden Kante 26 einer Blattfeder 17 auftretende Federkraft ist dabei über den Profilstab 13 bzw. einen weiteren Profilstab 27 derart am Rohrkörper 1 abgestützt, daß im Bereich der Trenndüse 7 keine Deformierungskräfte auftreten. Damit kann die Anzahl von Verbindungsstegen 28, die sich quer zur Trenndüse 7 erstrecken, vermindert werden, wodurch Störungen des Trenneffektes, die durch diese Stege verursacht werden, ebenfalls herabgesetzt sind. Ferner ist eine relativ dünne und im Düsenbereich strömungsgünstige schneidenartige Ausbildung besagter Stege möglich, weil sie durch die Blattfedern 17 bzw, 18 keiner Belastung ausgesetzt sind.

Die Fig.2 zeigt einen Querschnitt durch eine Trenndüse 30 abgewandelter Ausführungsform, die sich vom vorhergehenden Beispiel dadurch unterscheidet, daß eine Blattfeder 31 jeweils nur einen in einer Nut 32 eines Rohrkörpers 35 gelagerten Profilstab 33 iti seiner Lage festhält und in einer weiteren Nut 34 des Rohrkörpers 35 abgestützt ist Diese Ausführungsform bedingt zwar gegenüber dem vorherbeschriebenen Beispiel einen erhöhten Aufwand an Blattfedern 31, hat aber den Vorteil, daß einzelne Profilstäbe 33 einer Trenndüse 30 auswechselbar sind, ohne daß eine benachbarte Trenndüse in Mitleidenschaft gezogen wird.

Für ein weiteres in der F i g. 3 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Trenndüse 36 gilt Vorstehendes analog. Eine Blattfeder 37 ist hier an einem Rohrkörper 38 in eine zu einem Schlitz 39 verjüngten Nut eingeführt Durch diese Maßnahme wird die Austauschbarkeit und die Montage eines Profilstabes 40 weiter vereinfacht

Die Blattfedern 17, 18, 31 oder 37 können sich einstückig über die gesamte Länge einer Trenndüse 7, 29, 38 oder 36 erstrecken oder — wie in der. F i f. 1 gezeigt — aus mehreren Segmenten zusammengesetzt seih. Ebenso können die Profilstäbe 9,13,27,33 und 40 aus einem Stück hergestellt sein oder aus Teilstücken aneinandergereiht sein. Zu ihrer leichteren Handhabung ist es dabei von Vorteil, Ausnehmungen 41 und 42 vorzusehen, weiche das Einsetzen eines Werkzeugs zum Aufheben der Federkraft bei der Plazierung der Profilstäbe 9 und 13 ermöglichen. Einer ungleichmäßigen Verteilung des Anpreßdruckes der Blattfedern 17, 18, 31 oder 37, der durch Bearbeitungstoleranzen und Vorspannungen der Blattfedern auftreten könnte, ist dadurch vorzubeugen, daß die Blattfedern an den Federenden mit Einschnitten 43 versehen sind.

Mit den vorstehend beschriebenen Trenndüsen ist für eine Trenndüsenanlage mit auswechselbaren Profilstäben eine Steigerung des Trenneffektes von mehr als 2% gegeben, die durch die Reduzierung von Störstellen im Strömungsverlauf erreicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Trenndüse zum Trennen von gas- oder dampfförmigen Stoffen mit unterschiedlichen Molekulargewichten und/oder verschiedenen gaskinetisehen Querschnitten, bei der mit Düsenlippen und Abschälblenden versehene Profilstäbe lösbar an einem in mehrere Kammern unterteilten Rohrkörper befestigt sind, der zur Aufnahme der Profilstäbe mit Schwalbenschwanznuten versehen ist, da-10 durch gekennzeichnet, daß die Profilstäbe (13,27,33,40) und der Rohrkörper (1,35,38) mittels einer Blattfeder (17, 31, 37) gegeneinander verspannt sind, wobei die Blattfeder (17, 31, 37) wenigstens eine eingerollte Kante (25,26) besitzt, die j₅ in eine Nut (20,27a, 34) der Profilstäbe (13,27,33,40) eingreift

2. Trenndüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (31) mit einer Kante in eine Nut<ö4) des Rohrkörpers (35) eingreift

3. Trenndüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Blattfeder (17) zwei eingerollte Kanten (25, 26) besitzt mit denen sie in die Nuten (20, 27a; zweier benachbarter Profilstäbe (13, 27) eingreift ,

4. Trenndüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (17) Ausnehmungen (41,42) zum Einsetzen eines Werkzeuges aufweist

5. Trenndüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Blattfeder (17) oder mehrere Blattfedersegmente über die gesamte Länge uer Profilstäbe (9, 13) erstrecken.

6. Trenndüse nach einem ier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (17) an den Federenden mit Einschnitten (43) versehen ist.

7. Trenndüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungslinie der Federkraft in Richtung der Ecke (22, 23) der Schwalbenschwanznul (15,19) des Rohrkörpers (1) verläuft.