DE3003202C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vorrichtung zum Trennen von gas- oder dampfförmigen Stoffen, insbes. Isotopen, mit Ka­ nalaggregat mit rechteckigem Grundriß und Querschnitt sowie mit Trenn­ wänden, welche abwechselnd nebeneinander angeordnete Ausgangsgaska­ näle, Mittelfraktionsabzugskanäle und Schwerfraktionsabzugskanäle bil­ den, und Trennelementen, welche jeweils zwei Düsenkanten, zwei Schäl­ blenden und zwei Düsenrillen aufweisen, wobei die Kanäle des Kanal­ aggregates an einer Stirnseite offen und an der anderen durch eine Abschlußwand abgeschlossen sind und Anschlußschlitze für die Trennele­ mente aufweisen, wobei ferner das Kanalaggregat im Bereich der An­ schlußschlitze mit Paßflächen versehen ist und an die Paßflächen Trenn­ elementbauteile angeschlossen sind und wobei das kanalaggregatseitige Trennelementbauteil Düsenrille, Düsenkante und Schälblende sowie einen Mittelfraktionsabzugsspalt zwischen Düsenkante und Schälblende und das darauf aufgesetzte Trennelementbauteil Düsenrille, Düsenkante und Schäl­ blende sowie einen Leichtfraktionsabzugsspalt zwischen Düsenkante und Schälblende aufweist und die Düsenkanten und Schälblenden in die zu­ geordneten Düsenrillen einfassen und wobei ferner die Mittelfraktionsab­ zugsspalte an den Anschlußschlitz der Mittelfraktionsabzugskanäle an­ geschlossen sind. - Solche Vorrichtungen werden insbes. für die lso­ topen-Trennung, z. B. zur Anreicherung des leichten Uranisotops U²³⁵, eingesetzt. Die Trennung beruht auf der teilweisen räumlichen Ent­ mischung verschieden schwerer Komponenten eines Gases oder Dampfes in einer längs einer gekrümmten Bahn geführten schnellen Gasströmung. Die Düsenkante bildet dabei mit der Düsenrille eine schlitzförmige Düse, in der das zu entmischende Gas bzw. der zu entmischende Dampf ex­ pandiert. Das strömende Gas bzw. der strömende Dampf erfahren in der Düsenrille die erforderliche Umlenkung. Am Ende der Umlenkung werden das strömende Gas bzw. der strömende Dampf an der Schälblende in zwei Fraktionen aufgeteilt. Die leichtere tritt über den Fraktionsab­ zugsspalt aus, die schwerere wird über den zugeordneten Anschluß­ schlitz in einen der Kanäle des Kanalaggregates zurückgeführt. Das Kanalaggregat besitzt entsprechende Kanäle für das zu entmischende Ausgangsgas bzw. den zu entmischenden Ausgangsdampf und für die abzuführende schwerere Fraktion, die abwechselnd aufeinanderfolgen. Das funktioniert mit gutem Wirkungsgrad, wenn die angedeutete Geometrie der Zusammenhänge mit ausreichender Präzision, zulässige Toleranzen zum Teil 0,01 mm und weniger, eingehalten wird.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung (DE-AS 24 19 192) sind die Trennelemente aus einzelnen Profilschienen zusammengesetzt. Die Profilschienen werden durch ein spanabhebendes Fertigungsverfahren hergestellt und in Düsenkörpern vormontiert. Die Düsenkörper sind als Wechsel- und Einschubeinheiten ausgebildet und mit kanalbildenden Zwischenelementen zu einem Kanalaggregat zusammengesteckt. Das aus vielen Bauteilen zusammengesetzte Kanalaggregat weist eine große Zahl von Paßflächen auf, die zugleich Dichtflächen darstellen. Im übrigen ergeben sich weitere Dichtflächen an den Stirnseiten des aus Düsenkör­ pern und Zwischenelementen gebildeten Kanalaggregates. Die bekannte Ausführung ist fertigungstechnisch und montagetechnisch sehr aufwen­ dig, insbes. wenn man berücksichtigt, daß nicht selten Trenndüsenlän­ gen von einigen 1000 km aus 0,5 bis 1 m langen Bauelementen herge­ stellt werden müssen (vgl. Spalte 2, Zeilen 42 bis 51).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau der bekannten Trennvorrichtung zu vereinfachen. Spezieller ist die Aufgabe darin zu sehen, die Zahl der Paß- und Dichtflächen zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Kanalaggregat als einheitliches Bauteil mit angeformten kanalbildenden Trennwänden, angeformten Abschlußwänden und angeformten Kanalabdeckungen ausge­ führt ist und die Trennelement-Bauteile aus einer kanalaggregatseitigen Platte und aus einer Abdeckplatte bestehen, in die jeweils die Düsen­ kante, Schälblende und Düsenrille und der Abzugsspalt eingearbeitet sind und durch die im wesentlichen parallel zur Ebene des Kanalaggre­ gates verlaufende Spaltströmungswege gebildet werden. - Das für die erfindungsgemäße Vorrichtung wesentliche, einheitliche Kanalaggregat kann auf verschiedene Weise gefertigt werden, wobei insoweit keine be­ sonderen Anforderungen an die Präzision der Fertigung gestellt werden müssen. Die erforderliche Präzision wird vielmehr bei der nachträg­ lichen Bearbeitung der Paßflächen hergestellt. Dabei kann mit Präzi­ sionsmaschinen gearbeitet werden und im allgemeinen können sogar alle Paßflächen in einer Aufspannung oder Einspannung erzeugt werden. An die Paßflächen mit ihrer hohen Präzision können die Trennelement-Bau­ teile sehr passungsgenau angeschlossen werden, die selbstverständlich ihrerseits als Präzisionsbauteile ausgeführt sind. Das einheitliche Ka­ nalaggregat kann auf verschiedene Weise hergestellt, z. B. auch ge­ schmiedet werden. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist das einheitliche Kanalaggregat jedoch als Gußstück ausgeführt, dessen Paßflächen spanabhebend präzisionsbearbeitet sind. Das Gußteil kann als Druckgußteil oder Formgußteil gestaltet sein. Die Trennelement-Bau­ teile sind zweckmäßigerweise als Galvanoplastteile hoher Präzision ge­ fertigt. lm Rahmen der Erfindung liegt es, auf das Kanalaggregat stirnseitig Kanalverbindungsstücke aufzusetzen, wo dieses z. B. zur Abführung der Mittelfraktion gewünscht wird. Das beeinträchtigt die beschriebenen Präzisionsprobleme nicht, weil diese aufgesetzten Kanal­ verbindungsstücke mit den Trennelementen und der Trennfunktion nichts mehr zu tun haben.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung eine trifraktionäre Trennung durchgeführt werden kann, ohne daß der Wirkungsgrad durch unkontrollierte Fertigungs- oder Montagetoleranzen beeinträchtigt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf die Anordnung von Weichdichtungen ganz verzich­ tet werden. Die Fertigung ist einfach. Der Einbau in die entsprechen­ den Apparaturen kann ohne Schwierigkeiten erfolgen, wobei sich weiter­ hin vorteilhaft auswirkt, daß die Vorrichtung insgesamt sehr kompakt gestaltet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, aus­ schnittsweise,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 2 aus Richtung des Pfei­ les B und

Fig. 4 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 2 aus Richtung des Pfei­ les C.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Trennen von gas- oder dampfförmigen Stoffen, und zwar insbes. zur Trennung von lso­ topen. Zur Vorrichtung gehören im grundsätzlichen Aufbau
ein Kanalaggregat 1 mit im wesentlichen rechteckigem Grundriß und Querschnitt sowie mit Ausgangsgaskanälen 2 und Schwerfrak­ tionsabzugskanälen 3 und
eine Mehrzahl von Trennelementen 4 mit Düsenkanten 5, 6, Schäl­ blenden 7, 8 und Düsenrillen 9, 10.

Das Kanalaggregat 1 besitzt kanalbildende Trennwände 11. Die Kanäle 2, 3, 12 sind an einer Stirnseite offen und an der anderen durch eine Abschlußwand 13 abgeschlossen. Die Trennelemente 4 sind auf das Kanal­ aggregat 1 aufgesetzt und fassen mit ihren Düsenkanten 5, 6 bzw. Schälblenden 7, 8 in die Düsenrillen 9, 10 ein. Sie lassen zwischen sich einen Schlitz 14 bzw. 15 frei, wobei diesen Schlitzen 14, 15 jedoch im Rahmen der Erfindung unterschiedliche Funktionen zukommen.

Zunächst ist für die Erfindung wesentlich, daß das Kanalaggregat 1 mit den kanalbildenden Trennwänden 11, den Abschlußwänden 13 und den Kanalabdeckungen 16 ein einheitliches Bauteil bildet. Die kanal­ bildenden Trennwände 11, die Abschlußwände 13 und die Kanalabdec­ kungen 16 sind also angeformt. In dem Kanalaggregat 1 sind die schon erwähnten Ausgangsgaskanäle 2, zusätzliche Mittelfraktionsabzugskanäle 12 und die schon erwähnten Schwerfraktionsabzugskanäle 3 in ab­ wechselnder Folge nebeneinander angeordnet. All diese Kanäle 2, 3, 12 weisen Anschlußschlitze 17 für die Trennelemente 4 auf. Im übrigen ist das einheitliche Bauteil im Bereich der Anschlußschlitze 17 mit Paß­ flächen 18 versehen. An die Paßflächen 18 sind Trennelement-Bauteile 19, 20 angeschlossen, die mit hoher Präzision gefertigt und genau ein­ gepaßt sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Trennelement- Bauteile 19, 20 für jedes Kanalsystem aus Ausgangsgaskanal 2, Mittel­ fraktionsabzugskanal 12 und Schwerfraktionsabzugskanal 3 ein Trenn­ element mit zwei Düsenrillen 9, 10 bilden. - Bei dem Kanalaggregat 1 mag es sich um ein einheitliches Gußteil handeln. Bei den Trennelement- Bauteilen 19, 20 mag es sich im Ausführungsbeispiel um Galvanoplast- Bauteile handeln, die bekanntlich mit hoher Präzision gefertigt werden können. Im übrigen ist jedoch bezüglich der Trennelement-Bauteile 19, 20 die Anordnung in besonderer Weise getroffen. Man entnimmt aus der Fig. 1, daß die Trennelement-Bauteile 19, 20 jeweils aus einer kanal­ aggregatseitigen Platte 19 mit - in Strömungsrichtung betrachtet - Dü­ senrille 9, Düsenkante 5 und Schälblende 7 sowie einem Mittelfraktions­ abzugsspalt 14 zwischen Düsenkante 5 und Schälblende 7 und aus einer Abdeckplatte 20 mit Düsenkante 6, Schälblende 8 und Düsenrille 10 so­ wie Leichtfraktionsabzugsspalt 15 zwischen Düsenkante 6 und Schälblen­ de 8 bestehen. Die kanalaggregatseitige Platte 19 einerseits und die Abdeckplatte 20 andererseits sind in der Fig. 1 durch unterschiedliche Schraffuren deutlich gemacht, wobei diese Schraffuren sich auch von der des Kanalaggregates 1 unterscheiden. Man erkennt, daß die kanal­ aggregatseitige Platte 19 der Trennelement-Bauteile sowie die Abdeck­ platte 20 zwischen sich im wesentlichen parallel zur Ebene des Kanal­ aggregates verlaufende Spaltströmungswege 21 freilassen, wobei die Mittelfraktionsabzugsspalte 14 der Trennelement-Bauteile 19 an den An­ schlußschlitz 17 der Mittelfraktionsabzugskanäle 12 angeschlossen sind. Mit den eingezeichneten Pfeilen werden die Strömungswege und damit auch die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ihrer Doppel­ umlenkung und der dadurch bedingten trifraktionären Trennung ohne weiteres verständlich. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß im Ausführungsbeispiel auf das Kanalaggre­ gat 1 stirnseitig ein Kanalverbindungsstück 22 aufgesetzt ist, welches so ausgebildet ist, daß das Ausgangsgas ohne weiteres in die Ausgangs­ kanäle 2 eintreten kann, daß jedoch das Gas bzw. der Dampf der mittleren Fraktion aus den Mittelfraktionsabzugskanälen 12 über einen gemeinsamen Sammelkanal 23 abgeführt werden kann. Die schwere Frak­ tion tritt bei 24 aus und die eingezeichneten Pfeile 25 in den Fig. 2 und 3 deuten an, wo die Mittelfraktion abgezogen werden kann. Das Kanalaggregat 1 ist ein einheitliches Bauteil. Es kann z. B. gegossen, geschmiedet oder auch durch Funkenerosion hergestellt werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Trennen von gas- oder dampfförmigen Stoffen, ins­ besondere Isotopen, mit

• - Kanalaggregat mit rechteckigem Grundriß und Querschnitt sowie mit Trennwänden, welche abwechselnd nebeneinander angeord­ nete Ausgangsgaskanäle, Mittelfraktionsabzugskanäle und Schwerfraktionsabzugskanäle bilden, und
• - Trennelementen, welche jeweils zwei Düsenkanten, zwei Schäl­ blenden und zwei Düsenrillen aufweisen,

wobei die Kanäle des Kanalaggregates an einer Stirnseite offen und an der anderen durch eine Abschlußwand abgeschlossen sind und Anschluß­ schlitze für die Trennelemente aufweisen, wobei ferner das Kanalaggre­ gat im Bereich der Anschlußschlitze mit Paßflächen versehen ist und an die Paßflächen Trennelementbauteile angeschlossen sind und wobei das kanalaggregatseitige Trennelementbauteil Düsenrille, Düsenkante und Schälblende sowie einen Mittelfraktionsabzugsspalt zwischen Düsen­ kante und Schälblende und das darauf aufgesetzte Trennelementbauteil Düsenrille, Düsenkante und Schälblende sowie einen Leichtfraktionsab­ zugsspalt zwischen Düsenkante und Schälblende aufweist und die Düsen­ kanten und Schälblenden in die zugeordneten Düsenrillen einfassen und wobei ferner die Mittelfraktionsabzugsspalte an den Anschlußschlitz der Mittelfraktionsabzugskanäle angeschlossen sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kanalaggregat (1) als einheitliches Bauteil mit angeformten kanalbildenden Trennwänden (11), angeformten Abschlußwänden (13) und angeformten Kanalabdeckungen (16) ausgeführt ist und die Trennelement-Bauteile (19, 20) aus einer kanalaggregatsei­ tigen Platte (19) und aus einer Abdeckplatte (20) bestehen, in die je­ weils die Düsenkante (5, 6), Schälblende (7, 8) und Düsenrille (9, 10) und der Abzugsspalt (14, 15) eingearbeitet sind und durch die im wesentlichen parallel zur Ebene des Kanalaggregates (1) verlaufende Spaltströmungswege (21) gebildet werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ka­ nalaggregat (1) als Gußstück ausgeführt und die Paßflächen (18) span­ abhebend präzisionsbearbeitet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente der Trenndüsen (19, 20) als Galvanoplast-Bauteile aus­ geführt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß auf das Kanalaggregat (1) stirnseitig ein Kanalverbindungs­ stück (22) aufgesetzt ist.