DE3006086C2 - Trenndüsenmodul und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

— die Gaszu- und -abführungskammern (21,22) im Strangpreßverfahren nahtlos als Profilrohre hergestellt werden, wobei die Führungen für die Strangpreßbänder miteingearbeitet werden,

— die Strangpreßbänder (16) im Strangpreßvorgang mit etwa rechteckigen Profilen für die spätere Düsenschianenaufnahme geometrisch ausgerüstet weiden, wobei die Profile im selben Vorgang mit den halbrund endenden Nuten (38) versehen werden und die Düsenschienenaufnahmegeometrie durch anschließendes Diamentfräsen hergestellt wird, die Kugelführungslöcher (40, 41) und die Austrittsschlitze (33) für die zweite leichte Fraktion (L₂) mittels Frässägen oder Stanzen eingebracht werden und das Richten der Slrangprcßbänder (16) durch Kugelstrahlen erfolgt,

— die stranggepreßten Kammern (21, 22) mit den Slrangpreßbändern (16) zu einer kompakten Einheit verbunden werden.

Vy Die Erfindung bezieht sich auf einen Trenndüsenmodul für die Trennung von Gas- oder Dampfgemischen unterschiedlichen Molekulargewichts, für Doppelumlcnkdüscnanordnungcn, mit einer Gaszuführungskammer für das Ausgangsgas, einer Gasabführungskammer für die schwere Fraktion und einem zwischen beiden Kammern angeordneten Zentralkörper mit Schwalbenschwanzdiisenaufnahmcn, wobei Löcher als Zutrittsbzw. Austrittsöffnungen den beiden Kammern zugeordnet sind und die Einzelelemente des Zentralkörpers

4^r> paarweise so angeordnet sind, daß die leichten Fraktionen jeweils in einen gemeinsamen Raum strömen.

In der DE-PS 24 19 192 ist eine Doppelumlenkdüsenanorclnung beschrieben, bei der unter Anwendung der u.a. aus der DE-AS 11 98 328 bekannten Trenndüsen-

w tcchnik eine Nachtrennung der energiereichen schweren Fraktion zur Steigerung des Trenndüseneffekts bewirkt wird. Hierzu sind in einer gemeinsamen Nut des Düsenkörpers zwei Paare von Profilstäben angeordnet, von denen jeweils die seitlich versetzten Aktionskanten

Ti eines Stabpaares in eine an einem Stab des anderen Paares angeordnete Umlenkrollc angreifen, wobei ein Stabpaar mit Leisten versehen ist, die gegen die Anlageflächen des anderen Stabpaares vorspringen. Die Düsenkörper sind als Einschub einer mehrere Düsenkör-

Mi per aufnehmenden Baueinheit ausgebildet, wobei jede Baueinheit mit weiteren Baueinheiten gleicher Art zusammengesetzt werden kann.

Ik'kannterweisc sind bei der großtechnischen Anwendung des Trenndüsenverfahrens tür die Uranisoto-

ivi penlrennungTrennbereiehslängcn von einigen 1000 km erforderlich. Es ist daher Aulgabe der Erfindung, einen Trenndüsenmodul der eingangs genannten Art zu schallen, der bei kleinstem Bauvolumen die Unterbringung

einer optimalen Trennbereichslange ermöglicht.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Trenndüsenmodul nach Art eines sechseckigen prismatischen Profilrohrcs aufgebaut ist und die Einzelelemente des Zentralkörpers als Strangpreßbänder ausgebildet sind, welche in Abhängigkeit von der Bauhöhe des Moduis mehrere übereinander liegende Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen aufweisen, wobei die äußeren ,Strangpreßbänder mit ihren Austrittsschliizen für die zweite leichte Fraktion nach außen weisen, daß für de» Eintritt des Ausgangsgases in die Gaszuführungskammer Löcher im Boden des Trenndüsenmcduls vorhanden sind, daß die zweite leichte Fraktion dem den Trenndüsenmodul umgebenden Raum entnehmbar ist daß die erste leichte Fraktion in einem aus einer Zwischenwand und einer Platte gebildeten Sammelraum oberhalb des Trenndüsenmoduls entnehmbar ist, in den sie über Rohre lekbar ist, und daß die schwere Fraktion aus der Gasabführungskammer über die Rohre in d^n Raum oberhalb der Platte leitbar ist.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unleransprücheii.

Mit dem erzielten kleinen Bauvolumen lassen sich die Kosten einer Anreicherungsanlage ganz erheblich reduzieren. Die erforderlichen großen Gasdurchsätze sind dabei sicher beherrschbar und die angewendeten Herstellungsverfahren gestatten Großserienproduktionen unter Einhaltung der notwendigen Fertigungstoleranzen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die perspektivische Halbschnittdarstellung eines Moduls;

F i g. 2 die Draufsicht im Schnitt;

F i g. 3 ein Strangpreßband;

F i g. 4 ein Strangpreßband mit beidseitigen Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen;

F i g. 5 die Befestigung der Trenndüsenschienen am Strangpreßband.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Trenndüsenmodul 10 zweckmäßig als regelmäßiges, sechseckiges Prisma ausgebildet. Zwei Abdeckkappen 19, 20 umschließen bis auf den Bereich der Seiten 13, 14 des Prismas einen Zentralkörper 15. der aus Sirangprcßsbändcrn 16 besieht, welche die schwalbenschwanzförmigen Aufnahmen für die Düsenschienen inklusive der Umlenkwändc gemäß DE-PS 24 19 192 enthalten. Die SirangprcBbänder 16 (siehe auch Fig.3) sind horizontal im Absland zueinander angeordnet, wobei bei acht Einzelbändern zwei Bänder 16.1,16.2 um einen Betrag breiter sind als die anderen sechs Bänder 16.3 bis 16.8. Die beiden längeren Bänder 16.1, 16.2 sind in der Rille zwischen den sechs Bändern 16.3 bis 16.8 angeordnet. Alle acnt Bänder werden von Seitenwänden 17, 18 sandwichartig an den Lärigsschmalseiten zusammengehalten, wobei die Seitenwände 17, 18 entsprechend der Anordnung der Strangpreßbänder 16 nutartig ausgeformt sind. Abdeckkappen 19, 20 schließen den Zentralkörper 15 zu dem erwähnten prismatischen Körper ab, wobei die Abdeckkappen 19, 20 mit den Seitenwänden 17,18 Gaszu- und -abführungskammern 21, 22 für das Ausgangsgas A bzw. die schwere Fraktion S bilden. Die Abdeckkappen 19,20 werden durch Verschraubung mit den Seitenwänden 17, 18 verbunden. Die Gaszu- und -abführung aus den Trennbereichen der Strangpreßbänder 16 erfolgt durch Löcher (Bohrungen 23,9 in den Seitenwänden 17, 18, deren Anordnung sich ohne weiteres aus den Abständen der Trennbereiche innerhalb der Strangpreßbänder 16 ergibt. Am Boden 26 sind Einlaßöffnungen 24 für das Ausgangsgas A und im Deckel 25 sind öffnungen 8 für die leichten Fraktionen L₁. L₂ und die schwere Fraktion S vorgesehen.

Mittet Rohren unterschiedlicher Länge werden die ersten leichten Fraktionen L\ und die schwere Fraktion S in eigene Räume eingeleitet, die /.weite leichte Fraktion L₂ tritt durch öffnungen 27 in den das Trenndüsenniociul umgebenden Raum. Für die schwere Fraktion S sind in einem oberen, den ganzen aus mehreren Modulen 10 bestehenden Korb abschließenden Platte 28 öffnungen 29 enthalten, in welche Rohre 30 münden. Die schwere Fraktion S steht mithin oberhalb der Platte 28 zur Verfügung. Die erste leichte Fraktion L\ wird über Rohre 31 in einen Raum geleitet, der von der Platte 28 und einer Zwischenwand 32 gebildet wird. Die Zwischenwand 32 befindet sich etwas oberhalb des Trenndüscnmoduls 10 und bildet für den ganzen Korb aus mehreren Modulen den Gassammeiraum für die erste leichte Fraktion L₁. Die zweite leichte Fraktion L₂ tritt aus den bereits erwähnten öffnungen 27 im Deckel 25 aus. Darüber hinaus sind aufgrund der Anordnung der Slrangpreßbänder 16 im Zentralkörper 15 seitliche Austriitsschlitze 33 für die zweite leichte Fraktion L2 an den Seiten 13,14 des Trenndüsenmoduls 10 vorgesehen.

Zusammengehalten wird der Trenndüsenmodul 10 durch vier Zuganker 34, welche auf dem Deckel 25 aufsitzen und in eine für alle Trenndüsenmodule gemeinsame Bodenplatte 35 eingeschraubt werden; die Zuganker jo 34 ragen durch die von den Abdeckkappen 11, 12 und den Seitenwänden 17, 18 beschriebenen Räume für das Ausgangsgas A und die schwere Fraktion S.

Die Strangpreßbänder 16 enthalten gemäß Fig.3 übereinander z. B. zwölf Sehwalbenschwanzdüsenauf- !5 nahmen 37, in welche die Düsenschienen gemäß der DE-PS 24 19 192 in Form von Doppelumlenkdüsen eingeführt werden. In den Flanken der Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen 37 sind etwa mittig, im Strangpreßvorgang erzeugten, in der Tiefe halbrund endende Nuten 38 vorhanden, wobei die Schwalbenschwanzdüsenaufnahmcn 37 im Strangpreßverfahren ebenfalls etwa rechteckig vorgeformt und mittels Diamantfräsern auf die .Schwalbenschwanzgeometrie gebracht werden. Die der Gaszu- und -abführung dienenden halbrund endenden Nuten 38 bleiben unbearbeitet.

Das Richten der Strangpreßbänder 16 kann erforderlich werden, da sich die Nutenscitcn wölben können. Hierzu wird das Richten durch Bestrahlung mit Kugeln durchgeführt.

In die den Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen 37 gegenüberliegende Planseite 39 der Strangpreßbänder 16 werden Kugelführungslöcher 40 gemäß der DE-PS 24 19 192 und die Austrittsschlitze 33 für die zweite leichte Fraktion L₂ mittels Frässägen oder auch Stanzen eingebracht.

Die Kammern 21, 22 für das Ausgangsgas A und die schwere Fraktion S können jeweils aus einem Profilrohr nahtlos stranggepreßt werden. Die Verbindung der Kammern mit den Strangpreßbändern 16 erfolgt mit ω) Hilfe von Spannbändern, so daß die Kammern nach Art eines Sandwichs zusammengefügt werden. Für diesen Zweck sind drei übereinander angeordnete Spannbände!· ausreichend. An allen Preßstellen kann bei dieser Ausführung wie auch bei der zuvor beschriebenen die b^r> Abdichtung mit Viion-Folie erfolgen.

Die stranggepreßten Kammern 21,22 können mit den Strangpreßbändern 16 auch ohne Spannbänder oder Verschiebungen zu einer kompakten Einheit verbun-

den werden, indem die Stirnseiten 60 der Strangpreßbänder 16 mit Schwalbenschwanzführungcn versehen werden, welche in entsprechende Führungen in den Kammerwänden eingefügt werden. Bei angemessener Herstellungspräzision kann so ein kompakter, gasdiehter Trenndüsenmodul hergestellt werden.

Wie bereits dargestellt, soll der aus der DE-PS 24 19 192 bekannte Kugelspreizeffekt zur Befestigung der in den Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen eingefügten Düsenschienen dienen. Um die dabei auftretenden Spannungen kompensieren zu können, welche zum Verziehen der Strangpreßbänder und damit zur Beeinträchtigung der Düsengenauigkeit im Trennbereich führen können, sind zusätzliche Kugelführungslöchcr 41 zentrisch unter den Schwalbenschwan/.zwisehenstük- r> ken 42 angebracht. In die Kugelführungslöcher 41 werden im gleichen Abstand wie die Spreizkugeln im Düsenschienenbereich mit gleichem oder dosiertem Druck Kompensationskugeln eingesetzt, so daß ein Spannungsgleichgewicht einstellbar ist. 2<i

In F i g. 4 ist ein Strangpreßband 43 gezeigt, bei dem anstelle einseitiger Schwalbenschwanzdüsenaufnahmcn wie nach den 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 beidseitigen Kugeleffcki der Kugeln 48 kompensiert, zum anderen kann bei gleicher Modullänge die doppelte Trenndüsengeometrie untergebracht werden. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist dieses Anord- so nungsprinzip hier lediglich mit einem einfachen üüsensystem dargestellt, das in der erfindungsgemäßen Vorrichtung selbst nicht vorgesehen ist; ansprudisgcniäß müssen die Strangpreßbänder Doppelumlcnkdüsenanordnungen aufweisen.

F i g. 5 zeigt, wie die mechanischen aufgrund der Befestigung miaels Kugelspreizeffekt zwischen den Trenndüsenschienensätzen und dem Strangpreßband durch Spannfederbleche 49 ersetzt werden können. Die Spannfederbleche 49 sind gewellt und greifen mit ihren rund gebogenen Enden 50 in Hohlkehlen 5f der Trenndüsenschienen jeweils angrenzender Trenndüscnschicnenpaare. Zur besseren Gas/irkulation und Handhabung sind Löcher 52 in den Spannfedcrblcchen 49 vorgesehen. 4¹)

In F i g. 4 ist die Anordnung der Spannfederbleche 49 näher dargestellt. Hier wird auch deutlich, wie je ein Spannfederblech 49 die gegenüberliegenden Trenndüsenschienen je eines Paares befestigt.

ίο

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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b0

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Trenndüsenmodul für die Trennung von Gasoder Dampfgemischen unterschiedlichen Molekulargewichts. für Doppelumlenkdüsenanordnungen. mit einer Gaszuführungskammer für das Ausgangsgas, einer Gasabführungskammer für die schwere Fraktion und einem zwischen beiden Kammern angeordneten Zentralkörper mit Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen, wobei Löcher als Zutritts- bzw. Austrittsöffnungen den beiden Kammern zugeordnet sind und die Einzelelemente des Zentralkörpers paarweise so angeordnet sind, daß die leichten Fraktionen jeweils in einen gemeinsamen Raum strömen, dadurch gekennzeichnet, daß der Trenndüsenmodul (10) nach Art eine° sechseckigen prismacischen Profilrohres aufgebaut ist und die Einzelelemente des Zentralkörpers (15) als Strangpreßbänder(16) ausgebildet sind, welche in Abhängigkeit von der Bauhöhe des Moduls (10) mehrere übereinander liegende Schwalbenschwanzdüsenaufnahmen (37, 44, 45) aufweisen, wobei die äußeren Strangpreßbänder (16.3, 16.8) mit ihren Ausirittsschlitzcn (33), für die zweite leichte Fraktion (L₂) nach außen weisen, daß für den Eintritt des Ausgangsgases (A) in die Gaszuführungskammer (21) Löcher (24) im Boden (26) des Trenndüsenmoduls (10) vorhanden sind, daß die zweite leichte Fraktion (L₂) dem den Trenndüsenmodul (10) umgebenden Raum entnehmbar ist, daß die erste leichte Fraktion (L\) in einem aus einer Zwischenwand (32) und einer Platte (28) gebildeten Sammelraum oberhalb des Trenndüsenmoduls (10) entnehmbar ist, in den sie über Rohre (31) leitbar ist, und daß die schwere Fraktion (S) aus der Gasabführungskammer (22) über die Rohre (30) in den Raum oberhalb der Platte (28) leitbar ist.

2. Trenndüsenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpreßbänder (16) in den seitlichen Flanken der Schwalbeiischwanzdüsenaufnahmen (37, 44, 45) Nuten (38) aufweisen, durch welche das Ausgangsgas (A) und die schwere Fraktion (S) leitbar sind, wobei die Nuten und die Löcher (23, 9) der Zu- und Austrittsöffnungen miteinander korrespondieren, und daß auf der gegenüberliegenden Planseite (39) Kugelführungslöcher (40) vorgesehen sind.

3. Trenndüsenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch auf der der Planseite (39) gegenüberliegenden Seite in den Schwalben-Schwanzzwischenstücken (42) zusätzliche Kugelführungslöcher (41) zum Einsetzen von Kompensationskugeln eingebracht sind.

4. Trenndüsenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Spannfederbleche (49) zum Bcfestigen der Trenndüsenschienen (46,47) dienen und daß die Spannfedcrblcche (49) mi! ihren rund gebogenen Enden (50) in Hohlkehlen (51) je einer Trcnndüsenschiene (46 bzw. 47) aus einem Trcnndüsenschienenpaar eingreifen.

5. Trenndüsenmodul nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die .Spannfedcrblcche (48) gewellt sind und Löcher (52) aufweisen.

6. Trenndüsenmodul nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sirangprcßbiindcr (lf>) jeweils beidseitig auf Lücke versetzte Schwul benschwanzdüsenaufnahmen (44,45) aufweisen.

7. Trenndüsenmodul mich einem oder mehreren

der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten (60) der Strangpreßbänder (16) mit Schwalbenschwanzführungen versehen sind und damit in korrespondierende Führungen in den Außenwänden der Gaszu- und -abführungskammern (21,22) einsetzbar sind.

8. Verfahren zum Herstellen eines Trenndüsenmoduls nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß