DE3006086A1 - Trennduesenmodul - Google Patents

Description

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Trenndüsenmodul

Die Erfindung betrifft ein Trenndüsenmodul für die Trennung von Gas- oder Dampfgemischen unterschiedlichen Molekulargewichts, insbesondere für DoppelumlenkdüsenanOrdnungen.

In der DE-PS Zk 19 192 ist eine Doppelumlenkdüsenanord.nung beschrieben, bei der unter Anwendung der u.a„ aus d.er DE-AS 11 98 328 bekannten Trennd.üsentechnik eine Nachtrennung d.or energiereichen schweren Fraktion zur Steigerung d.es Trennd.üseneffekts bewirkt wird.. Hierzu sind, in einer gemeinsamen Nut des Düsenkörpers zwei Paare von Profilstäben angeordnet, von denen jeweils die seitlich versetzten Aktionskanten eines Stabpaares in eine an einem Stab des anderen Paares angeord.nete Umlenkrille angreifen, wobei ein Stabpaar mit Leisten verseilen ist, d.ie gegen d.ie Anlageflächen des anderen Stabpaares vorspringen» Die Düsenkörper sind, als Einschub einer mehrere Düsenkörper aufnehmenden Baueinheit ausgebildet, wobei jede Baueinheit mit weiteren Baueinheiten gleicher Art zixs ammengesetzt werden kann.

Bekannterweise muß für das Trenndüsenverfahren in d.er großtechnischen Anwendung für die Uranisotopentrennung mit Trennbereichslängen von einigen 1000 km gerechnet werden. Es ist daher Aufgabe d.er Erfindung, ein Trenndüsenmodul der genannten Art zu schaffen, bei dem insbesondere für d.ie Doppelumlenkdüsen an Ordnung, aber auch für das Einfachdüsensystem, auf kleinstem Bauvolumen eine optimale Trennbereichslängo unterbringbar ist,

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Diese Aufgcibe ist dadurch gelöst, daß das TrcTindüscnmodul nach Art eines sechseckigen prismatischen Profilrohres im wesentlichen aus drei Baueinheiten besteht: der Gaszufülirungskamnier für d.as Ausgangsgas, d.er Gasabfülirungskammer für d.ie schwere Fraktion und. einem zwischen beid.en Kammern angeordneten Zentralkörper aus Strangpreßbänd.ern mit Schwalbenschwanzdiisenaufnahm.en, wobei die Strangpreßbänd.er paarweise so angeordnet sind., d.aß d.ie leichten Fraktionen jeweils in einen gemeinsamen Raum strömen, und. d.aß die Strangpreßbänd.er in Abhängigkeit von der Bauhöhe des Moduls mehrere übereinander liegende Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen aufweisen, d.aß d.ie äußeren Strangpreßbänder mit ihren Austrittsschlitzen für die zweite leichte Fraktion nach außen weisen, wobei Löcher als Zutrittsbzw. Austrittsöffnungen zu den Kammern zugeordnet sind, d.aß d.as Ausgangssgas über Löcher im Bod.en des Trenndüsenmoduls eintritt, daß d.ie zweite leichte Fraktion d.em d.as Trennd.üsenmod,ul umgebendem Raum entnehmbar ist, daß die erste leichte Fraktion in einem aus einer Zwischenwand, und einer Platte gebildeten Sammelraum oberhalb des Trenndiisenraoduls entnehmbar ist, in d.en sie über Rohre leitbar ist, und. daß die schwere Fraktion über d.ie Rohre in den Raum obex-halb der Platte leitbar ist.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen ο

Mit dem erzielten kleinen Bauvolumen lassen sich d.ie Kosben einer Anreicherungsanlage ganz erheblich reduzieren, Die erforderlichen großen Gasdurchsätze sind.

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sicher beherrschbar, die angewendeten Herstellungsverfahren gestatten Großserienproduktion unter Einhaltung der notwendigen Fertigungstoleranzen.

Die Erfindung ist nachfolgend, anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

FIg₀ 1 die perspektivische Halbschnittdarstellung eines Mod.uls ;

Fig. 2 die Draufsicht im Schnitt; Fig. 3 ein Strangpreßband;

Fig. k ein Strangpreßband, mit beidseitigen Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen ;

Fig. 5 die Befestigung der Trenndüsenschienen am Strangpreßband.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Trenndüsenmpdul 1 ο zweckmäßig als regelmäßiges, sechseckiges Prisma ausgebildete Zwei Abdeckkappen 11,12 umschließen bis auf den Bereich der Seiten 13» 1 ^- des Prismas einen Zentralkörper 15 > der aus Strangpreßbänd.ern 16 besteht, welche die schwalbenschwanz form ig en Aufnahmen für die Düsenschienen inklusive der Umlonkwänd.e gemäß DE-PS 2k 19 192 enthalten. Die Sti-angpreßbänder 16 (s.a. Fig. 3) sind horizontal im Abstand zueinander angeordnet, wobei bei acht Einzelbändern zwei Bändei- 16,1, 16„2 um einen Betrag breiter sind als die anderen sechs Bänder I6.3 bis I6.8. Die beiden längeren Bänder 16.1, 16.2 sind in der Rille zwischen den sechs Bändern 16.3 bis 16,8 angeordnet..Alle acht Bänder

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werden von Seitenwänden 17» 18 sand.wicliartig an den Längsschmalseiten zusammengehalten, wobei die Seitenwände 17» 18 entsprechend, der Anordnung der Strangpreßbänder 16 nutartig ausgeformt sind.. Abd.eckkappen 19» 2o schließen den Zentralkörper 15 zu dem erwähnten prismatischen Körper ab, wobei die Abd.eckkappen 19»2o mit den Seitenwänd.en 17,18 G-aszu- und -abführungskammern 21,22 für d.as Ausgangsgas A bzw. d.ie schwere Fraktion S bild.en. Die Abdeckkappen 19j2o werden d.urch Verschraubung mit den Seitenwänd.en I7, 18 verbunden, Die Gaszu- und. -abführung aus den Trennbereichen der Strangpreßbänd.er 1ό erfolgt d.urch Löcher (Bohrungen) 23 in den Seitenwänden 17, 1 ti, deren Anordnung sich ohne weiteres aus den Abständen der Trennbereiche innerhalb der Strangpreßbänd.er 1ό ergibt. Am Boden 2ό sind. Einlaßöffnungen 24 für das Ausgangsgas A und im Deckel 25 sind. Öffnungen für d.ie leichten Fraktionen L₁₅L₀ und. die schwere Fraktion S vorgesehen₀

Mittels Rohren unterschiedlicher Länge werden d.ie ersten leichten Fraktionen L, und. d.ie schwere Fraktion S in eigene Räume eingeleitet, die zweite leichte Fraktion L₀ tritt durch Öffnungen 27 in den das Trenndüsenmod.ul umgebenden Ru.um₀ Für die schwere Fraktion S sind, in einem oberen, den ganzen aus mehreren Modulen 1o bestehenden Korb abschließenden Platte 2f.5 Öffnungen Z⁽) enthalten, in welche Rohre 30 münden. Die schwere Fraktion S steht mithin oberhalb der Platte 28 zur Verfügung. Die erste leichte Fraktion*L₁ wird über Rohre 3I in einen Raum geleitet, der von der Platte 28 und. einer Zwischenwand. 32 gebildet wird.« Die Zwischenwand 32 befind.et sich etwas oberhalb des Trenndüsenmod.uls 1o und bildet für den ganzen Korb aus mehreren Modulen den Gassammeiraum für die erste leichte Fraktion L₁. Die zweite leichte Fz-aktion L₀ tritt aus d.en bereits er-

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•wähnten Öffnungen 27 im Deckel 25 aus. Darüber hinaus sind, atxfgx-und der Anordnung der Strangpreßbänder Io im Zentralkörper 15 seitliche Austrittsschlitze 33 für die zweite leichte Fx-aktion L₀ an d.en Seiten 13,1*1- dos Trenndüseninod.uls 1o vorgesehen.

Zusammengehalten wird, d.as Trennd.üsenmod.ul 1o durch vier Zuganker 34, welche auf dem Deckel 25 aufsitzen und. in eine für alle Trennd.üsenmodule gemeinsame Bod.enplatte 35 eingeschraubt werd.en; die Zuganker 34 ragen durch die von den Abd.eckkappen 11,12 und. d.en Seitenwänden 17,10 beschriebenen Räume für das Ausgangsgas A und. die schwere Fraktion S₀

Die Strangpreßbänd.er 10 enthalten gemäß Fig. 3 übereinander z.B. zwölf Schwalbenschwanzd.üsenaufnahmen 37, in welche d.ie Düsenschienen gemäß der DE-PS 24 19 192, d.h. entweder Doppelumlenkdüsen oder Einfachd.üsen eingeführt werden. In den Flanken der Schwalbenschwanzdoisenaufnahmen 37 sind, etwa mittig, im Strangpreßvorgang erzeugte, in der Tiefe halbrund, endende Nuten 3S vorhanden, wobei die Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen 37 im Strangpreßverfahren ebenfalls etwa rechteckig vorgeformt und. mittels Diamantfräsern auf d.ie Schwalbenschwanzgeometrie gebracht werden. Die der Gaszu- und. -abführung dienend.en halbrund. endenden Nuten yä bleiben unbearbeitet.

In die den Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen 37 gegenüberliegende Planseite 39 der Strangpreßbänd.er 16 werden Kugelführungslöcher 4o gemäß der DE-PS 24 19 192 und d.ie Austrittssclilitze 33 für die zweite leichte Fraktion Lp mittels Frässägen oder auch Stanzen eingebracht.

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Die Kammern 21 ,22 für das Ausgangsgas A und die schwere Fraktion S können jeweils aus einem Profilrohr nahtlos stranggepx^eßt werden. Die Verbind.ung der Kammern mit den Strangpreßbändern 16 erfolgt mit Hilfe von Spannbänd.ern, so daß d.ie Kammern nach Art eines Sand.wichs zusammengefügt werden„ Für diesen Zweck sind, drei übereinaner angeordnete Spannbänd.er ausreichend.. An allen Preßstcllen kann bei dieser Ausführung wie auch bei der zuvor beschriebenen die Abdichtung mit Viton-Folie erfolgen,.

Die stranggepreßten Kammern 21,22 können mit den Strangpreßbänd.ern 16 auch ohne Spannbänder oder Verschraubungen zu einer kompakten Einheit verbunden werden, ind.em d.ie Stirnseiten 6o d.er Strangpreßbänd.er 16 mit Schwalbenschwanzführungen versehen werd.en, welche in entsprechende Führungen in den Kammerwänden eingefügt werden. Bei angemessener Herstellungspräzision kann so ein kompaktes, gasdichtes Trenndüsenmodul hergestellt werden.

Wie bereits dargestellt, soll der aus der DE-PS 2k 19 bekannte Kugelspreizeffokt zur Befestigung d.er in d.en Schwalbenschwanzdüsenaufηahmen eingefügten Dusenschienen dienen. Um die d.abei auftretenden Spannungen kompensieren zu können, welche zum Verziehen der Strangpreßbänd.er und. damit zur Beeinträchtigung der Düsengenauigkeit im Trennbereich führen können, sind, zusätzliche Kugelführungslöcher 41 zentrisch unter den Schwalbenschwanzzwischenstücken 42 angebracht« In d.ie Kugelführungslöcher 41 werd.en im gleichen Abstand wie die Spreizkugeln im Düsenschienenbereich mit gleichem oder dosiertem Druck Kompensationskugeln eingesetzt, so d.aß ein Spannungsgleichgewicht einstellbar ist.

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In Fig.4 ist ein Strangpreßband 43 niit einfachem Düsensystem dargestellt, bei dom anstelle einseitiger Schwalben schwanzd.üsenauf nahmen wie nach d.en bisherigen Beispielen, beidseitig auf Lücke versetzte Aufnahmen 44,45 enthalten sind. Hieraus resultieren zwei Vorteile» Zum einen werden die Spannungen der eingesetzten Trenndüsenschienensätze 46,47 durch den boid.seitigen Kugeleffekt der Kugeln 48 kompensiert, zum anderen kann bei gleicher Mod.ullänge die doppelte Trenndüsengeometrie untergebracht werden.

Pig. 5 zeigt, wie die mechanischen atifgrund. d.er Befestigung mittels Kugelspreizeffekt zwischen den Trennd.üsenschienensätzen und d.em Strangpreßband, durch Spannf ed.erbleche 49 ersetzt werden können. Die Spannfed.erbleche 4-9 sind, gewellt und gi-eifen mit ihren rund, gebogenen End.en 5o in Hohlkehlen 51 d.er Trenndüsen schienen jeweils angrenzender Trenndüsenschienenpaare. Zur besseren Gaszirku-1 ation und. Handhabung sind Löcher 52 in den Spannfed.erblechen 49 vorgesehen.

In Fig. 4 ist d.ie Anordnung der Spannf ed.erbleche 49 näher dargestellt. Hier wird, auch d.eutlich, wie je ein Spannfed.erblech 49 die gegenüberliegenden Trenndüsen schien en je eines Paares befestigt.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   . Trenndüsenmod.ul für die Trennung von Gas- oder Dampfgemischen unterschiedlichen Molekulargewichts, insbesondere für Doppelumlenkdüsenanordnungen, d.adurch gekennzeichnet , d.aß das Trenndüsenmodul(io)nach Art eines sechseckigen prismatischen Profilrohres im wesentlichen aus drei Baueinheiten besteht: der Gaszuführungskammer (21) für d.as Ausgangsgas (A) , der Gasabführungskammer (22) für die schwere Fraktion S und. einem zwischen beiden Kammern (21,22) angeordneten Zentralkörper (15) aus Strangpreßbändern (16) mit Schwalbenschwanzd.üsenaufnahmen {37 _tkk,k5), wobei die Strangpreßbänd.er (16) paarweise so angeordnet sind, daß die leichten Fraktionen (L-,L₂) jeweils in einen gemeinsamen Raum strömen, und daß die Strangpreßbänd.er (16) in Abhängigkeit von der· Bauhöhe d.es Moduls (io) mehrere übereinander liegende

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   Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen ( 37 » 44, 45 ) aufweisen, daß die äußeren Strangpreßbänd.er (16,3,16.8) mit ihren Austrittsschlitzen (33) für die zweite leichte Fraktion (l_o) nach außen weisen, wobei Locher (23.S) als Zutritts- bzw. Austrittsöffnungen zu den Kammern (21,22) zugeord.net sind., d.aß das Ausgangsgas (a) über Löcher (24) im Bod.en (26) des Trenndüsenmoduls (lo) eintritt, daß■die zweite leichte Fraktion (L„) dem das Trennd.üsenmod.ul (lo) umgebendem Raum entnehmbar ist, d.aß d.ie erste leichte Fraktion (L₁) in einem aus einer Zwischenwand. (32) und. einer Platte (28) gebild.eten Sammelraum oberhalb d.es Trenndüsenmoduls 0°) entnehmbar ist, in d.en sie über Rohre (31) leitbar ist, und. d.aß die schwere Fraktion (S) über die Rohre (3o) in den Raum oberhalb der Platte (28) leitbar ist.
2. 2. Trennd.üsenmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß d.ie Strangpreßbänd.er (16) in d.en seitlichen Flanken der Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen (37»^f^5) Nuten (38) aufweisen, durch welche d.as Ausgangsgas (a) und. die schwere Fraktion (s) leitbar sind., wobei d.ie Nuten und die Löcher (23»8) der Zu- und. Austrittsöffnungen miteinander korrespondieren, und. daß auf der gegenüberliegenden Planseite (39) Kugelführungslöcher (4o) vorgesehen sind..
3. 3. Trenndüsenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß auch auf d.er dor Planseite (39) gegenüberliegenden Seite in d.en S chwalb en schwanz Zwischenstücken (42) zusätzliche Kugelführungslöcher (41) zum Einsetzen von Kompensationskugeln eingebracht sind..
4. 4. Trennd.üsenmod.ul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß Spannfed.erbleche (49) zum Befestigen der Trennd.üsenschienen (46,47) dienen und. daß

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   die Spannfed.erbleche ('+9) mit ihren rund gebogenen Enden (5o) in Hohlkehlen (51) je einer Trenndüsenschiene (54,55) aus einem Trenndüsenschienenpaar eingreifen,
5. 5. Trenndüsenmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannfederbleche (48) gewellt sind und Löcher (52.) aufweisen»
6. 6. Trenndüsenmodul nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Strangpreßbänder (16) beidseitig auf Lücke versetzte Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen -(44,45) aufweisen.
7. 7. Trenndüsenmod.ul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß d.ie Stirnseiten (6o) der Strangpreßbänd.er (i6) mit Schwalbenschwanzführungen versehen sind. und. damit in korrespondierende Führungen in d.en Außenwänden d.er Gaszu- und. abführungskammern (21,22) einsetzbar sind..
8. 8. Verfahren zum Herstellen eines Trenndüsenmoduls nach den vorhergehenden Ansprüchen, d.adurch gekennzeichnet , daß

   - die Gaszu- und abführungskammern (21,22) im Strangpreßverfahren nahtlos als Profilrohre hergestellt werd.en, wobei die Führungen für d.ie Strangpreßbänd.er mit eingearbeitet werd.en,

   - die Strangproßbänd.er (16) im St rangpreß Vorgang mit etwa rechteckigen Profilen für d.ie spätere Düsenschienenaufnähme geometrisch ausgerüstet werden, wobei die Profile im selben Vorgang mit den halbrund, endenden

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   Nuten (38) verseilen werden und die Düsenschienenaufnahmegeometrie durch anschließendes Diamantfräsen hergestellt wird, sowie die Kugelführungslöeher (4o, 41) und die Austrittsschlitze (33) für die zweite leichte Fraktion (Lp) mittels Frässägen oder Stanzen, und daß das Richten der Strangpreßbänder (i6) durch Kugelstrahlen erfolgte

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