DE3545494C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung für Kernbrennstoffpulver.
Sie geht aus von einer Pfropfenfördereinrichtung
für Pulver mit den im Oberbegriff des Anspruchs
1 genannten Merkmalen (DE-OS 25 15 729).
Zum Fördern von Pulver werden häufig Förderrohre benutzt,
deren Eintrittsende am Boden eines geschlossenen Vorratsbehälters
angeschlossen ist, während das Austrittsende
oben in einen geschlossenen Abscheidebehälter mündet. Eine
derartige Vorrichtung ist z. B. in der EP-A 00 77 468 benutzt,
um Kernbrennstoffpulver aus dem Vorratsbehälter zu
entnehmen und mittels einer im Förderrohr angeordneten
Förderschnecke einer weiteren Bearbeitung in dem Abscheidebehälter
zuzuführen.
Statt mechanisch angetriebener Teile könnte zur Förderung
von Kernbrennstoffpulver aber auch ein pneumatisch erzeugter
Fördergasstrom verwendet werden. So kann man Luft oder
ein anderes Fördergas durch das Förderrohr vom Eintritts-
zum Austrittsende strömen und dabei Kernbrennstoff
pulver am Eintrittsende des Förderrohres kontinuierlich
in den Fördergasstrom hineinrieseln lassen. Der Förder
gasstrom reißt das Kernbrennstoffpulver zum Austritts
ende des Förderrohres mit, wo es mit einem Filter vom
Fördergas getrennt werden kann.
Das Kernbrennstoffpulver fliegt im Fördergasstrom inner
halb des Förderrohres mit. Die Fluggeschwindigkeit der
einzelnen Partikel des Kernbrennstoffpulvers ist unter
schiedlich und hängt von der Körnung und vom Gewicht
dieser Partikel ab. Diese unterschiedliche Flugge
schwindigkeit führt zu einer Entmischung der Partikel
des Kernbrennstoffpulvers, so daß das am Austrittsende
des Förderrohres aus dem Fördergasstrom ausgefilterte
Kernbrennstoffpulver keine homogene Verteilung der Par
tikel mit verschiedener Körnung und verschiedenem Ge
wicht mehr hat. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt,
wenn das Kernbrennstoffpulver eine Mischung aus ver
schiedenen Stoffen, z. B. aus Urandioxid und Plutonium
dioxid, ist. Bei der Weiterverarbeitung eines solchen
"entmischten" Pulvers zu Kernbrennstofftabletten durch
Pressen und Sintern besteht dann die Gefahr, daß die
Kernbrennstofftabletten Inseln aufweisen, in denen der
eine Stoff gegenüber dem anderen überwiegt.
Für die Förderung von schmierenden Pulvern wie z. B. Milchpulver
ist in der DE-OS 25 15 729 eine pneumatische Pfropfenförderung
vorgeschlagen, bei der das Eintrittsende des
Förderrohres am Boden des geschlossenen Vorratsbehälters
angeschlossen und das Austrittsende oben in den geschlossenen
Abscheidebehälter mündet, wobei oben am Abscheidebehälter
über einen Pulverfilter eine Saugpumpe angeschlossen
ist. Am Förderrohr ist ein mit einem ersten
Steuerventil versehener Zuführstutzen für Fördergas angebracht,
durch den die Förderleitung belüftet werden kann.
Das Förderrohr enthält zwischen seinem Eintrittsende und
dem Zuführstutzen für das Fördergas einen Zusatzzuführstutzen
für das Fördergas mit einem zweiten Steuerventil.
Ein Steuerventil, nämlich das Steuerventil am Zusatzuführstutzen,
wird durch eine Steuervorrichtung geöffnet
und geschlossen, so daß abwechselnd Pulver über das Eintrittsende
des Förderrohres aus dem Vorratsbehälter und
Fördergas aus der Atmosphäre über den Zusatzzuführstutzen
angesaugt werden. Im Förderrohr befindet sich also eine
alternierende Folge von Pulverpfropfen und Fördergaskissen.
Ferner sind Mittel vorgesehen, um im Eintrittsende des
Förderrohres eine gleichmäßige Pulverfüllung zu erreichen.
Die auf die Förderung von schmierfähigen Pulvern ausgerichtete
Entgegenhaltung läßt nicht erkennen, wie gemäß der
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe Kernbrennstoffpulver
gefördert werden könnte, ohne daß beim
Fördern eine Entmischung des Pulvers auftritt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch eine Fördereinrichtung
der eingangs angegebenen Art und mit den im Kennzeichen
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Auch mit dieser Fördereinrichtung werden im Förderrohr aus
Kernstoffpulver bestehende Einzelpfropfen gebildet, die
voneinander durch Fördergaspolster getrennt sind. Sie rutschen
oder gleiten nacheinander durch das Förderrohr, wobei
innerhalb der Pfropfen keine Relativbewegung der einzelnen
Partikel stattfindet. Eine Entmischung des Kernbrennstoffpulvers
kann nicht stattfinden.
Mit dieser Fördereinrichtung werden im Förderrohr aus
Kernbrennstoffpulver bestehende Einzelpfropfen ge
bildet, die voneinander durch Fördergaspolster getrennt
sind und nacheinander durch das Förderrohr vom Ein
trittsende zum Austrittsende rutschen oder gleiten.
Innerhalb der Pfropfen findet keine Relativbewegung
der einzelnen Partikel zueinander statt, so daß auch
keine Entmischung des Kernbrennstoffpulvers statt
finden kann.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Weiterbil
dungen der Fördereinrichtung nach dem Patentanspruch 1
gerichtet.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeich
nung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Fig. 1 zeigt schematisch ein Schaltbild einer erfin
dungsgemäßen Fördereinrichtung.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine besondere
Ausführungsform eines Abscheidebehälters für die
Fördereinrichtung nach Fig. 1.
In der Fördereinrichtung nach Fig. 1 ist ein Förder
rohr 2 mit seinem Eintrittsende an der tiefsten Stelle
des trichterförmig ausgebildeten Bodens 3 eines Vor
ratsbehälters 4 angeschlossen, in dem sich Kernbrenn
stoffpulver 5 befindet. Das Förderrohr 2 führt zu einem
Abscheidebehälter 6, an dessen Deckel das Austrittsende
des Förderrohres 2 angeschlossen ist. In diesem Ab
scheidebehälter 6 sammelt sich das geförderte Kern
brennstoffpulver 5 und kann über einen mit einem Ab
sperrorgan 7 versehenen Ablaßstutzen 8 entnommen werden.
Sowohl der Vorratsbehälter 4 als auch der Abscheidebe
hälter 6 sind geschlossen, d.h. gasdicht.
Am Förderrohr 2 ist ein Zuführstutzen 9 für aus Luft
bestehendes Fördergas vorgesehen, der ein erstes Steuer
ventil 10 aufweist. Ferner ist im Deckel des Vorratsbe
hälters 4 ein Zusatzzuführstutzen 11 für aus Luft be
stehendes Fördergas vorgesehen, der günstigerweise in
nerhalb des Vorratsbehälters 4 bis nahe vor die An
schlußstelle des Förderrohres 2 am Boden 3 reicht, so
daß Pulverbrücken im Kernbrennstoffpulver 5 innerhalb
des Vorratsbehälters 4 durch aufsteigendes Fördergas,
das durch den Zusatzzuführstutzen 11 zugeführt wurde,
zerstört werden. Der Zusatzzuführstutzen 11 am Vor
ratsbehälter 4 ist mit einem zweiten Steuerventil 12
versehen.
Dieser mit dem Steuerventil 12 versehene Zusatzzuführ
stutzen 11 kann auch in nicht dargestellter Weise
anstatt am Vorratsbehälter 4 unmittelbar am Förderrohr 2
zwischen dessen am Vorratsbehälter 4 angeschlossenem
Eintrittsende und dem Zuführstutzen 9 mit dem ersten
Steuerventil 10 angebracht sein.
Dem ersten und dem zweiten Steuerventil 10 und 12 ist
eine z.B. elektronische, nicht näher dargestellte
Steuereinrichtung 13 zugeordnet. Beide Steuerventile 10
und 12 stehen von dieser Steuereinrichtung 13 derart in
Steuerabhängigkeit, daß das Steuerventil 10 genau dann
geöffnet ist, wenn das Steuerventil 12 geschlossen ist
und umgekehrt.
Oben am Deckel des Abscheidebehälters 6 ist ein Stutzen
14 angeschlossen, dem innerhalb des Abscheidebehälters 6
ein Pulverfilter 23 vorgeschaltet ist. Der Stutzen 14
weist ein Dreiwegeventil 15 auf und ist über einen Weg
an einer Saugpumpe 16 angeschlossen. Der andere Weg des
Dreiwegeventiles 15 ist ein Flutstutzen 26 zum Fluten
des Abscheidebehälters 6 mit einem Gas, z.B. mit Luft.
Günstigerweise geht das Austrittsende des Förderrohres 2
innerhalb des Abscheidebehälters 6 in eine offene
Rutsche 17 über, die bis vor den Boden des Abscheidebe
hälters 6 führt. Auf dieser Rutsche kann das Kern
brennstoffpulver zum Boden des Abscheidebehälters 6
ohne zu zerstäuben und zu entmischen hinabgleiten.
Zum Fördern von Kernbrennstoffpulver aus dem Vorrats
behälter 4 in den Abscheidebehälter 6 ist der Stutzen 14
mit dem Dreiwegeventil 15 an der Saugpumpe 16 ange
schlossen. Es entsteht ein Unterdruck in dem aus dem
Vorratsbehälter 4, dem Förderrohr 2 und dem Abscheide
behälter 6 bestehenden System. Bei geschlossenem ersten
Steuerventil 10 und geöffnetem zweiten Steuerventil 12
wird Kernbrennstoffpulver aus dem Vorratsbehälter 4
in das Förderrohr 2 gesaugt. Nach einer gewissen Zeit
spanne schließt die Steuereinrichtung 13 das zweite
Steuerventil 12 und öffnet zugleich das erste Steuer
ventil 10, durch das Luft in das Förderrohr 2 unter
Ausbildung eines Luftpolsters 19 im Förderrohr 2 ge
langt, der einen Pfropfen 20 aus Kernbrennstoffpulver
vom Kernbrennstoffpulver abreißt, das in das Förder
rohr 2 aus dem Vorratsbehälter 4 gelangt ist. Durch das
Wechselspiel des Öffnens des einen Steuerventils 10
bzw. 12 und des gleichzeitigen Schließens des anderen
Steuerventiles 12 bzw. 10 werden abwechselnd Pfropfen
20 und Polster 19 im Förderrohr 2 gebildet und zum
Austrittsende dieses Förderrohres 2 transportiert,
das am Abscheidebehälter 6 angeschlossen ist. Durch Ab
stimmen der Öffnungs- und Schließzeiten der beiden
Steuerventile 10 und 12 kann die Länge der Polster 19
und der Pfropfen 20 eingestellt werden. Durch Variieren
des Luftdurchsatzes an der Saugpumpe 16 kann die Förder
geschwindigkeit für die Luftpolster 19 und die Pfropfen
20 variiert werden.
Zur Reinigung des Pulverfilters 23 kann die Saugpumpe 16
mit Hilfe des Dreiwegeventils 15 vom Stutzen 14 abge
koppelt und der Stutzen 14 an den Flutstutzen 26 ange
schlossen werden, so daß Umgebungsluft in Gegenrich
tung durch den Pulverfilter 23 den Abscheidebehälter 6
flutet und dadurch am Pulverfilter 23 anhaftendes Kern
brennstoffpulver löst.
Günstigerweise sind am Förderrohr 2 zwischen seinem am
Abscheidebehälter 6 angeschlossenen Austrittsende und
dem Zuführstutzen 9 mit dem ersten Steuerventil 10 bei
spielsweise zwei Eingangsstutzen 21 für aus Luft be
stehendes Fördergas angeordnet, die jeder mit einem Ab
sperrventil 22 versehen sind. Treten unerwünschte Ver
stopfungen im Förderrohr 2 auf, so kann durch Öffnen
eines Absperrventiles 22 Umgebungsluft in das Förder
rohr 2 eingesaugt und die Verstopfung beseitigt werden.
Der Abscheidebehälter 6 nach Fig. 2 weist eine geschlos
sene d.h. gasdichte Oberkammer 30 und eine offene
Unterkammer 31 auf. Zwischen der Oberkammer 30 und der
Unterkammer 31 befindet sich ein Absperrorgan, das
günstigerweise durch einen elastischen formstabilen
Schlauch 32 gebildet ist, der mit einem Ende an der
Oberkammer 30 und mit dem anderen an der Unterkammer 31
gasdicht angeschlossen ist. Die elastische Formstabi
lität dieses Schlauches 32 kann durch ein inneres
Traggewebe für den Kunststoff bewirkt werden, aus dem
dieser Schlauch 32 besteht. Außen ist dieser Schlauch 32
von einer gasdichten ringförmigen Druckkammer 33
umgeben, der ein Dreiwegeventil 34 zugeordnet ist. Mit
diesem Dreiwegeventil 34 kann die Druckkammer 33 an eine
Druckluftleitung 35 angeschlossen werden, so daß der
elastische formstabile Schlauch 32 durch Überdruck aus
seiner stabilen Ursprungsform in die in Fig. 2 ge
strichelt angedeutete Form zusammengedrückt und die
Oberkammer 30 gegenüber der Unterkammer 31 gasdicht
abgeschlossen wird. Durch Umlegen des Dreiwegeventiles
34 kann die Druckkammer 33 von der Druckluftleitung 35
getrennt und zum Entspannen auf die in die Umgebungsat
mosphäre mündende Entspannungsleitung 36 umgeschaltet
werden, so daß der elastische formstabile Schlauch 32
wieder seine stabile Ursprungsform einnimmt und die
Verbindung zwischen der Oberkammer 30 und der Unter
kammer 31 freigibt.
Zu Beginn der Förderung von Kernbrennstoffpulver durch
das in die Oberkammer 30 mündende Förderrohr 2 ist die
Druckkammer 33 an der Druckluftleitung 35 angeschlos
sen und die Oberkammer 30 von der Unterkammer 31 gas
dicht getrennt. Ferner ist die Oberkammer 30 über das
Dreiwegeventil 15 an der Saugpumpe 16 angeschlossen,
so daß sich das durch das Förderrohr 2 in den Abscheide
behälter 6 nach Fig. 2 geförderte Kernbrennstoffpulver
in der Oberkammer 30 ansammelt. Hat dieses Kernbrenn
stoffpulver in der Oberkammer 30 eine gewisse Füll
standshöhe erreicht, gibt eine beispielsweise kapazitiv
wirkende Füllstandssonde 36 Signal auf eine nicht
dargestellte Steuereinrichtung, die die Oberkammer 30
durch Umlegen des Dreiwegeventiles 15 auf den Flut
stutzen 26 umschaltet und zugleich über das Dreiwege
ventil 34 die Druckkammer 33 von der Druckluftleitung
35 auf die Entspannungsleitung 36 legt. Dadurch fällt
in der Oberkammer 30 angesammeltes Kernbrennstoffpulver
durch den Schlauch 32 hindurch in die Unterkammer 31,
und vom Pulverfilter 23 wird dort angesammeltes Kern
brennstoffpulver gelöst.
Nach dem Leeren der Oberkammer 30 schließt die nicht
dargestellte Steuervorrichtung diese Oberkammer 30
gasdicht von der Unterkammer 31 und legt die Oberkammer
30 wieder an die Saugpumpe 16, so daß erneut Kernbrenn
stoffpulver in die Oberkammer 30 gefördert wird.
Währenddessen wird das in die Unterkammer 31 gelangte
Kernbrennstoffpulver mit einer am Boden dieser Unter
kammer 31 befindlichen Förderschnecke 38 kontinuierlich
beispielsweise zu einer Presse gefördert, in der das
Kernbrennnstoffpulver zu Preßkörpern weiterverarbeitet
wird, die schließlich zu Pellets gesintert werden.
In der Unterkammer 31 befindet sich ebenfalls eine
z.B. kapazitiv wirkende Füllstandssonde 39, die Signal
auf die nicht dargestellte Steuereinrichtung gibt,
sobald das Kernbrennstoffpulver in der Unterkammer 31
einen bestimmten Füllstand überschreitet. In diesem Fall
schaltet die Steuereinrichtung die Saugpumpe 16 solange
ab, bis das Kernbrennstoffpulver in der Unterkammer eine
untere Füllstandsgrenze unterschreitet.
Da im System der Fördereinrichtung nach den Fig. 1
und 2 Unterdruck erzeugt wird, ist diese Förderein
richtung besonders gut geeignet zum Betrieb in einem
Handschuhkasten, in dem gegenüber der äußeren Umge
bungsatmosphäre Unterdruck herrscht, da eine Leckage an
der Fördereinrichtung keinen Überdruck im Handschuh
kasten aufbauen kann, der im Extremfall zu einem Bersten
des Handschuhkastens führen könnte.
Claims (9)
1. Fördereinrichtung zur Pfropfenförderung von Pulver, bei
der
- a) das Eintrittsende eines Förderrohres (2) am Boden (3) eines geschlossenen Vorratsbehälters (4) angeschlossen ist und das Austrittsende oben in einem geschlossenen Abscheidebehälter (6) mündet,
- b) oben am Abscheidebehälter (6) über ein Pulverfilter (23) eine Saugpumpe (16) angeschlossen ist,
- c) am Förderrohr (2) ein mit einem ersten Steuerventil (10) versehener Zuführstutzen (9) für Fördergas angebracht ist,
- d) der Vorratsbehälter (4) oder das Förderrohr (2) zwischen
seinem Eintrittsende und dem Zuführstutzen (9)
für das Fördergas einen Zusatzzuführstutzen (11) für
Fördergas mit einem zweiten Steuerventil (12) aufweist
und
- e1) eine Steuereinrichtung (13) zum Öffnen und Schließen eines Steuerventils (10) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
- f) daß es sich bei dem Pulver um Kernbrennstoffpulver handelt
und
- e2) daß die Steuereinrichtung für die beiden Steuerventile (10, 12) vorgesehen ist und im gleichen Takt abwechselnd das eine Steuerventil öffnet und das andere schließt.
2. Fördereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Austrittsende des Förderrohres (2) innerhalb des
Abscheidebehälters (6) in eine offene Rutsche (17)
übergeht.
3. Fördereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zusatzzuführstutzen (11) für Fördergas innerhalb
des Vorratsbehälters (4) bis vor die Anschlußstelle des
Förderrohres (2) reicht.
4. Fördereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abscheidebehälter (6) eine geschlossene Ober- und eine offene Unterkammer (30) und (31) aufweist,
daß das Förderrohr (2) und die Saugpumpe (16) an der Oberkammer (30) angeschlossen sind und
daß sich zwischen Ober- und Unterkammer (30) und (31) ein Absperrorgan befindet.
daß der Abscheidebehälter (6) eine geschlossene Ober- und eine offene Unterkammer (30) und (31) aufweist,
daß das Förderrohr (2) und die Saugpumpe (16) an der Oberkammer (30) angeschlossen sind und
daß sich zwischen Ober- und Unterkammer (30) und (31) ein Absperrorgan befindet.
5. Fördereinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Absperrorgan einen elastischen formstabilen
Schlauch (32) zwischen Ober- und Unterkammer (30) und
(31) aufweist, der außen von einer ringförmigen Druck
kammer (33) umgeben ist.
6. Fördereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Pulverfilter (23) innerhalb des Abscheide
behälters (6) befindet und zwischen der Anschlußstelle
der Saugpumpe (16) und dem Pulverfilter (23) ein mit
einem Absperrventil (15) versehener Stutzen (14) zum
Fluten des Abscheidebehälters (6) mit Gas durch das
Pulverfilter (23) hindurch angebracht ist.
7. Fördereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Förderrohr (2) zwischen seinem Austrittsende und
dem Zuführstutzen (9) mit dem ersten Steuerventil (10)
ein mit einem Absperrventil (22) versehener Eingangs
stutzen (21) für Fördergas vorgesehen ist.
8. Fördereinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- g) daß die Pfropfenfördereinrichtung in einem Handschuhkasten untergebracht ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 1000 BERLIN UND 8000 MUENCHEN, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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