DE2931244A1

DE2931244A1 - Arbeitsverfahren zur erzeugung eines gleichmaessigen partikelstroms von in einer foerderleitung mittels eines foerdermediums gefoerderten partikeln sowie vorrichtung zur durchfuehrung des arbeitsverfahrens

Info

Publication number: DE2931244A1
Application number: DE19792931244
Authority: DE
Inventors: Hans Langen; Helmut Dipl Ing Dr Ringel
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1979-08-01
Filing date: 1979-08-01
Publication date: 1981-02-12
Also published as: DE2931244C2; GB2055733A; FR2462372A1; FR2462372B1; IT1193958B; BE884591A; GB2055733B; IT8023861A0; JPS5623120A; US4430030A

Description

Kernforschungsanlage Julien
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Arbeitsverfahren zur Erzeugung eines gleichmäßigen Partikelstroms von in einer Förderleitung mittels eines Fördermediums geförderten Partikeln sowie Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsverfahren zur Erzeugung eines gleichmäßigen Partikelstroms von in-einer Förderleitung mittels eines Fördermediums geförderten !artikeln, die in den Medienstrom über eine in die Förderleitung mündende Zuführleitung unter Einwirkung der Schwerkraft eingebracht werden, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Fördern von Partikeln mittels eines Fördermediums ist bekannt. Für Feststoffpartikeln werden gasförmige oder flüssige Fördermedien verwendet. Beispielsweise werden bei der Herstellung von keramischen Kernbrennstoffpartikeln durch Vertropfen von die Kernbrennstoffe enthaltenden Hydrosolen erzeugte Gelpartikeln mittels Waschwasser als Fördermedium auf ein Trockenband aufgetragen, vgl. "Transactions of the American Nuclear Society", 1977, Vol. 27, Seiten 292 bis 293. Zum Auftragen der Gelpartikeln dient ein quer zum Trockenband schwenkbarer Partikelaustrag, vgl. Berichte der Kernforschungsanlage Jülich, Jül-1258, 1975, Seite 116. Um eine den Anforderungen genügende

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Qualität der Kernbrennstoffpartikeln zu erreichen, ist es erforderlich, den Partikelbelag auf dem Trockenband zu vergleichmäßigen._ Angestrebt wird eine Vereinzelung der Partikeln auf dem Trockenband oder ein definierter mehrlagiger Partikelauftrag. Um dieses zu erreichen, ist es erforderlich, den Partikelstrom in der Förderleitung an die pro Zeiteinheit mit Partikeln zu belegende Trockenbandfläche anzupassen.

Bekannt ist es, den Partikelstrom mittels eines in die Zufuhrleitung eingesetzten Absperrorgans zu regulieren. Dabei lassen sich jedoch insbesondere beim Anfahren der Apparatur sowie bei geringem Füllgrad des Partikelvorratsbehälters Störungen im 'Partikelstrom nicht vermeiden. Diskontinuitäten treten auch dadurch auf, daß Gasbläschen im Fördermedium zur Ausbildung größerer Gasblasen im Bereich des Absperrorgans sowie an der Mündung der Zufuhrleitung in die Förderleitung führen, die den Partikeldurchgang stören oder gar blockieren können. Das zusätzliche Einleiten von Fördermedium in den Partikelvorratsbehälter und das Einstellen eines Überdruckes gegenüber dem Druck der Förderleitung konnte die auftretenden Störungen nicht in befriedigender _Weise beseitigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen stationären Partikelstrom in einer die Partikeln mittels eines Fördermediums transportierenden Förderleitung zu erzeugen, der weder in der Anfahrphase, noch beim Nachfüllen oder in anderer Weise in Ab-

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hängigkeit vom Füllgrad des Partikelvorratsbehälters Schwankungen aufweist. Auch sollen gegebenenfalls in flüssigen Fördermedien entstehende Gasblasen nicht zu Diskontinuitäten des Partikelstroms führen. Gleichwohl soll der Partikelstrom in einfacher Weise regulierbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der oben genannten Art gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Danach wird ein Teilstrom des Fördermediums aus der Förderleitung in die Zuführleitung in entgegengesetzter Richtung zum Partikelstrom eingeführt und in der Weise reguliert, daß sich der gewünschte Partikelstrom einstellt. In vorteilhafter Weise läßt sich der Volumenstrom des in der Zufuhrleitung den Partikeln entgegenströmenden Fördermediums außerhalb der Zufuhrleitung regulieren, so daß sich im Transportweg der Partikeln keine Regelorgane befinden. Bevorzugt wird der Teilstrom in einem von Partikeln freien Strömungsbereich eingestellt, Anspruch 2. Vorteilhafte Maßnahmen, um äies in einfacher Weise zu erreichen, sind in Anspruch 3 angegeben. Je geringer der Volumenstrom des Fördermediums Ln der Zufuhrleitung eingestellt wird, um so größer ist lie Partikelmenge, die in_die Förderleitung eintritt.

Die Erfindung wird anhand einer in der Zeichnung schematisch tfiedergegebenen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens läher erläutert. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind auch in Ausführungsbeispielen 1 und 2 angefeben.

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In der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung werden aus Kernbrennstoff bestehende Gelpartikeln in einem Pärtikelvorratsbehälter 1 gelagert. Der Vorratsbehälter 1 ist mit Waschflüssigkeit gefüllt und wird mit Gelpartikeln über ein Einfüllorgan 2 beschickt, im Ausführungsbeispiel wird hierzu ein Kugelhahn verwendet. Die Gelpartikeln sammeln sich in einer Bodensenke am Boden 3 des Vorratsbehälters und sind unter Einwirkung der Schwerkraft nach Öffnen eines Abschlußhahns 4 durch eine Zufuhrleitung 5 hindurch in eine Förderleitung 6 einschleußbar. Innerhalb der Förderleitung werden sie mittels eines Fördermediums zu einem Trockenband 7 eines Trockners 8 transportiert. Vor der Mündungsstelle der Zufuhrleitung in die Förderleitung befindet sich eine Förderpumpe 9 für das Fördermedium, beispielsweise eine Zahnradpumpe, die das Fördermedium aus einem Speicher 1o in die Förderleitung 6 ansaugt. Als Fördermedium wird im Ausführungsbeispiel Waschwasser verwendet. Ein Partikelaustrag 11 der Förderleitung 6 ist über dem Trockenband 7 schwenkbar angeordnet, damit die aus der Förderleitung austretenden Partikeln auf der ganzen hierfür vorgesehenen Breite des Trockehbandes 7 auftragbar sind. Das Trockenband 7 besteht aus einem Drahtgewebe,, durch dessen Maschenöffnungen hindurch das Fördermedium in einen Auffangtrichter 12 abfließt. Eine Rohrleitung 13 sorgt für die Rückführung des Fördermediums in den Speicher 1o.

Die auf das Trockenband 7 aufzubringende Partikelmenge läßt sich über ein Regelventil 14 einstellen, das in einer Rücklaufleitung 15 für einen Teilstrom des Fördermediums zwischen Partikel-

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vorratsbehälter 1 und Speicher 1o eingesetzt ist. Damit in die Rücklaufleitung 15 keine Partikeln eindringen, ist die Rücklaufleitung 15 im Ausführungsbeispiel am Partikelvorratsbehälter 1 oberhalb der in der Waschflüssigkeit lagernden Gelpartikeln angeschlossen. An der Anschlußstelle ließe sich zusätzlich ein Filter vorsehen, der ein Eindringen von Gelpartikeln aus dem Vorratsbehälter 1 in die Rücklaufleitung 15 verhindert.

Wird das Regelventil 14 geöffnet, so strömt bei offenem Abschlußhahn 4 aus der Förderleitung 6 in die Zufuhrleitung in entgegengesetzter Richtung zum Partikelstrom Fördermedium ein. Durch Regulieren des Teilstroms des Fördermediums in der Zufuhrleitung wird der Partikelstrom eingestellt. Dies erfolgt mit Hilfe des Regelventils 14, ohne daß der freie Partikelstrom in der Zufuhrleitung 5 be^ einträchtigt würde. Je stärker der Volumenstrom des Fördermediums eingestellt wird, um so geringer wird der Partikelstrom. Die in die Förderleitung 6 eingeschleusten Partikeln lassen sich so vereinzeln und einlagig, mit Abstand zueinander auf dem Trockenband auftragen. Die Ausbildung größerer Gasblasen der Zufuhrleitung 5 wird durch die Strömungsführung des Teilstroms in der Zufuhrleitung verhindert. Damit auch im Bereich des Regelventils 14 keine Gasblasen entstehen, ist die Rücklaufleitung 15 vor und hinter dem Regelventil leicht steigend verlegt und mündet in einen nach oben hin offenen Auslauf. Im Ausführungsbeispiel bildet die Rücklaufleitung 15 hinter dem Regelventil 14 eine nach oben offene Falleitung 15 a, die im Speicher 1o mündet. Das aus dem Partikelvorratsbehälter 1 über das Regelventil 14 ausfließende Fördermedium gelangt so in den Speicher 1o zurück, ohne daß durch Saugwirkung infolge des in der Falleitung ab-

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strömenden Fördermediums die Regelung beeinträchtigt würde.

Ausführungsbeispiel 1

In der Vorrichtung wurden ThO₂-Gelpartikeln mit einem Durchmesser von 1,33^ mm und einer Dichte der Gelsubstanz von 1,72 g/cm behandelt. Der Partikelvorratsbehälter T wies einen Durchmesser /on 15 cm und eine Höhe von 3o cm auf. Als Einfüllorgan 2 und Abschlußhahn 4 wurden 12 mm Kugelhähne eingesetzt. Der Boden 3 des Partikelvorratsbehälters 1 ist zur Zufuhrleitung 5 hin kegelförmig ausgebildet. Es hat sich gezeigt, daß der Durchmesser der Zufuhrleitung 5 und der Kegelwinkel 16 des Bodens in Abhängigkeit von der Partikelgröße die Ausbildung eines gleichmäßigen Partikelstroms beeinflussen. Der Durchmesser der Zufuhrleitung ist bevorzugt achtmal größer als der größte Partikeldurchmesser ausgelegt, im Ausführungsbeispiel weist die Zufuhrleitung einen Durchmesser von 12 mm auf. Unerwünschter Abrieb der Partikeln läßt sich so vermeiden. Für die ThO-Gelpartikeln mit einem Durchmesser von 1,33 mm hat sich ein Kegelwinkel für den Boden 3 des Partikelvorratsbehälters von 9o grd als am günstigsten für einen störungsfreien Betrieb erwiesen. Der Kegelwinkel ist so bemessen, daß die Bewegung der Partikeln zum Austrag des Partikelvorratsbehälters hin gewährleistet ist.

Auf das Trockenband 7, das eine Bandbreite von 2oo mm aufwies und mit einer Bandgeschwindigkeit von 2oo mm/min den Trockner 8 durchwanderte, wurden die Gelpartikeln einzeln und einlagig aufgegeben. Bei einer Frequenz des Partikelaustrags 11 von 3o Hin- und Herbewegungen in der Minute wurde über das Regelventil 14 für die Beladung des Trockenbandes ein Partikelstrom von 38o Partikeln pro see eingestellt.

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Ausführungsbeispiel 2

Es wurden UO^-Gelpartikeln von o,7 mm Durchmesser getrocknet. Bei dieser Größe der Partikeln erwies sich ein Kegelwinkel von 5o grd für die Ausbildung des Bodens des Partikelvorratsbehälters als günstig. Der Durchmesser der Zufuhrleitung betrug in gleicher Weise wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel 12 mm.

Um eine einlagige Partikelschicht auf dem Trockenband bei gegenüber dem Ausführungsbeispiel 1 unveränderter Bandbreite, Bandgeschwindigkeit und Frequenz des Partikelaustrags aufzubringen, wurde mittels des Regelventils 14 ein Partikelstrom von 136o Partikel pro see eingestellt.

Die Regulierung des Partikelstroms konnte auch für andere Werte einwandfrei erreicht werden. Eine Veränderung des Füllgrades des Partikelvorratsbehälters 1 ergab keinerlei Störungen im kontinuierlichen Partikelstrom .

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Claims

Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter Haftung Patentansprüche

1. Arbeitsverfahren zur Erzeugung eines gleichmäßigen PärtikcIstroms von in einer Förderleitung mittels eines Fördermediums geförderter Partikeln, die in den Mcdi-onstroui über eine in" die Förderleitung mündende Zufuhrleitung unter Einwirkung der Schwerkraft eingebracht werden, dadurch- gekennzeichnet , daß aus der Förderleitung in die Zufuhrleitung ein Teilstrom des Fördermediums entgegengesetzt zur Transportrichtung der Partikeln eingeleitet und zur Einstellung des in die Förderleitung einzubringenden Partikelstron.s reguliert wird.

2. Arbeitsverfahren nach Anspruch 1, dadurchgek-e.n η ζ e i ohne t , daß der Teilstrom des Fördermediums in einem von Partikeln freien Strömungsbereich eingestellt wird.

3. Arbeitsverfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Teilstrom nach Abtrennen der - Partikeln zu einen das Fördermedium enthaltenden Vorratsbehälter zurückgeführt und in der Rücklaufleitung reguliert wird. . \

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Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer ein Fördermedium führenden Förderleitung und einer in die Förderleitung mündenden Zufuhrleitung, die an einen ein Zufuhrorgan für Partikeln aufweisenden Partikelvorratsbehälter derart angeschlossen ist, daß die Partikeln aus dem Vorratsbehälter in die Förderleitung unter Einwirkung der Schwerkraft zu überführen sind, sowie mit einem Regelventil, das in eine am Partikelvorratsbehälter angeschlossene Rücklaufleitung für einen von Partikeln freien Teilstrom des Fördermediums eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (5) für den Anschluß am Partikelvorratsbehälter (1) einen Durchmesser aufweist, der mindestens achtmal größer als der größte Partikeldurchmesser bemessen ist.

-Vorrichtung nach Anspruch 4, da durch g e- . ".-" k "e η^Λη ζ ei e h η et ,daß die Zuführleitung (5) an einer kegelförmigen Bodensenke des Partikelvorratsbehälters (IT angeschlossen ist, deren Kegelwinkel (16) zunimmt, je größer der Durchmesser -der imVorratsbehälter gelagerten Paitikeln ist- -

Vorrichtung zur Durchführung des Arbeitsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer ein Fördermedium -führenden Förderleitung und einer in die Förderleitung mündenden Zuführleitung, die an einen ein Zufuhrorgan -f ür__ Partikeln aufweisenden Partikelvorratsbehälter derart angeschlossen ist, daß die Partikeln aus dem Vor,-..

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ratsbehälter in die Förderleitung unter Einwirkung der Schwerkraft zu überführen sind, sowie mit einem Regelventil, das in eine am Partikelvorratsbehälter angeschlossene Rücklaufleitung für einen von Partikeln freien Teilstrom des Fördermediums eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Rücklauf leitung (-1S) vor und hinter dem Regelventil (14) ansteigend verläuft und in einen nach oben hin offenen Auslauf mündet. _

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