DE3720448A1 - Hochgeschwindigkeitszentrifugalextraktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalextraktor zur schnellen Flüssig-Flüssig-Extraktion unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft, der insbesondere verbesserte Wehre zum Auswählen einer schweren Flüssigkeit und einer leich­ ten Flüssigkeit aufweist.

Ein Hochgeschwindigkeitszentrifugalextraktor kann insbe­ sondere in geeigneter Weise dazu benutzt werden, Uran und Plutonium in abgebranntem Atomkernbrennstoff von Kernspal­ tungsprodukten abzutrennen, wenn der abgebrannte Atomkern­ brennstoff nach einem Solvent-Extraktionsverfahren, bei­ spielsweise dem Purex-Prozeß, wiederaufbereitet wird. Ein derartiger Zentrifugalextraktor ist jedoch nicht allein auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt sondern kann in weitem Umfang für die Flüssig-Flüssig-Extraktion mit einer schwe­ ren Flüssigkeit und einer leichten Flüssigkeit verwandt werden.

Bei dem Wiederaufbereitungsverfahren von abgebranntem Atom­ kernbrennstoff nach dem Purex-Prozeß wird eine Salpetersäu­ relösung (schwere Flüssigkeit) die Uran, Plutonium und Atom­ kernspaltungsprodukte enthält, im Gegenstrom mit Tributyl­ phosphat als Extraktionslösungsmittel von Uran und Plutonium in Kontakt gebracht, das im folgenden als TBP bezeichnet wird und mit einer Kohlenwasserstofflösung verdünnt ist (leichte Flüssigkeit), um Uran und Plutonium von der Salpeter­ säurelösung in das TBP zu extrahieren, wird anschließend das TBP erneut im Gegenstrom mit einer neuen Salpetersäurelö­ sung in Kontakt gebracht, um die Atomkernspaltungsprodukte zu entfernen und auszuwaschen, die in geringen Mengen in das TBP extrahiert sind, und wird weiterhin das gewaschene TBP im Gegenstrom in Kontakt mit einer verdünnten Salpeter­ säurelösung gebracht, um eine umgekehrte Extraktion von Uran und Plutonium im TBP in die verdünnte Salpetersäure­ lösung zu bewirken.

Für die oben beschriebenen Extraktions-, Wasch- und Umkehr­ extraktionsprozesse werden im allgemeinen Extraktoren wie beispielsweise Mischabscheider, Pulskolonnen und ähnliches verwandt. Bei einem Mischabscheider muß jedoch eine ausrei­ chende Verweildauer wegen der natürlichen Schwerkraft si­ chergestellt sein, da der Unterschied im spezifischen Ge­ wicht dazu benutzt wird, beide Flüssigkeiten im Inneren des Extraktors zu trennen, so daß aus diesem Grunde das TBP als Extraktionsmittel leicht durch die radioaktive Strahlung be­ einträchtigt wird. Es ist andererseits bekannt, daß bei einer Pulskolonne der Dispersionszustand aufgrund der Benetzbarkeit der perforierten Platte im Inneren der Kolonne sich ver­ schlechtert. Das sind die technischen Schwierigkeiten, die überwunden werden müssen, um einen hohen Dekontaminations­ faktor und stabile Arbeitsverhältnisse zu erzielen. Um die Arbeitskapazität zu erhöhen, muß bei einem Mischabscheider die Bodenfläche erhöht werden, während bei einer Pulskolonne der Durchmesser und die Höhe der Kolonne vergrößert werden müssen. Das bedeutet, daß die Gesamtgröße der Extraktoren zunehmen muß.

Es ist vor kurzem ein Hochgeschwindigkeitszentrifugalextrak­ tor entwickelt worden, der die oben beschriebenen Schwierig­ keiten der herkömmlichen Extraktoren beseitigt. Dieser Hoch­ geschwindigkeitszentrifugalextraktor trennt zwangsweise ein Gemisch aus einer schweren und einer leichten Flüssigkeit in die schwere Flüssigkeit und die leichte Flüssigkeit über die Ausnutzung der Zentrifugalkraft und ist im typischen Fall so aufgebaut, wie es in Fig. 5 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist. Dieser Hochgeschwindigkeitszentrifugalextrak­ tor umfaßt im Prinzip ein Gehäuse 51 und einen zylindrischen Rotor 52, der mit hoher Geschwindigkeit durch eine Drehwelle 53 im Inneren des Gehäuses gedreht wird. Die schwere Flüssig­ keit, beispielsweise eine Salpetersäurelösung, und die leichte Flüssigkeit, beispielsweise das TBP als Extraktions­ mittel, werden in eine Mischkammer 56 am unteren Teil des Gehäuses 51 von jeweiligen Zuführungsrohrleitungen 54 und 55 zugeführt. Nach einer ausreichenden Vermischung im Inneren der Mischkammer 56 mit einem am unteren Ende der Drehwelle angebrachten Flügelrad 57, das sich mit der Drehwelle dreht, wird das Gemisch in den Rotor 52 von einer mittleren Öff­ nung 59 der unteren Rotorabschlußplatte 58 eingeführt. Nach­ dem das Gemisch zwischen der Rotorabschlußplatte 58 und einer Stauplatte 60 weiter umgewälzt ist, wird die schwere Flüs­ sigkeit mit dem höheren spezifischen Gewicht durch die Schwer­ kraft nach außen abgetrennt, während die leichte Flüssigkeit mit dem kleineren spezifischen Gewicht durch die Zentrifugal­ kraft nach innen an der inneren Umfangsebene 52 a des Rotors abgetrennt wird und beide längs der inneren Umfangsebene des Rotors nach oben steigen. Wehre 61, 62 zum Auswählen der jewei­ ligen Flüssigkeiten sind am oberen Teil im Inneren des Ro­ tors 52 angeordnet, um getrennt die schwere Flüssigkeit und die leichte Flüssigkeit von entsprechenden Auslässen 63 und 64 für die schwere und die leichte Flüssigkeit jeweils abzu­ ziehen. Das Wählwehr 61 für die schwere Flüssigkeit weist eine Abziehöffnung 61 a für die schwere Flüssigkeit auf, die außerhalb der Grenzfläche K zwischen der äußeren Phase der schweren Flüssigkeit und der inneren Phase der leichten Flüs­ sigkeit, d.h. auf der Seite der Phase der schweren Flüssig­ keit mündet. Die schwere Flüssigkeit, die durch diese Öffnung 61 a hindurchgeht, fließt über eine Vielzahl von Wehrplatten 61 b, 61 c, 61 d über und wird dann zum Auslaß 63 für die schwere Flüssigkeit geleitet und von der Auslaßöffnung 66 für die schwere Flüssigkeit über eine Sammelkammer 65 für die schwere Flüssigkeit abgeleitet, wie es durch einen ausgezogenen Pfeil in der Zeichnung dargestellt ist. Das Wählwehr 62 für die leichte Flüssigkeit weist andererseits eine Abziehöffnung 62 a für die leichte Flüssigkeit auf, die innen von der Grenzflä­ che K zwischen der Phase der schweren Flüssigkeit und der Phase der leichten Flüssigkeit, d.h. auf der Seite der Phase der leichten Flüssigkeit mündet,und die von dieser Abzieh­ öffnung 62 a überfließende leichte Flüssigkeit wird zu einem Auslaß 64 für die leichte Flüssigkeit geleitet und von dort von einer Auslaßöffnung 68 für die leichte Flüssigkeit über eine Sammelkammer 67 für die leichte Flüssigkeit abgegeben, wie es durch einen gestrichelten Pfeil in der Zeichnung dar­ gestellt ist.

Da der Hochgeschwindigkeitszentrifugalextraktor zwangsweise die schwere Flüssigkeit und die leichte Flüssigkeit über die Zentrifugalkraft trennt, wie es oben beschrieben wurde, hat er die folgenden Vorteile.

• 1. Da die Vermischung bei einer Drehung mit hoher Drehzahl erfolgt, ist der Extraktionswirkungsgrad sehr hoch.
• 2. Da die Kontaktzeit extrem kurz ist, ist die Beeinträchti­ gung des Extraktionsmittels durch die radioaktive Strahlung minimal.
• 3. Da die Menge an Flüssigkeit im Inneren des Extraktors klein ist, ist die Prozeßmenge an nuklearen und radioaktiven Substanzen klein.
• 4. Die Größe des Extraktors, die benötigt wird, um die glei­ che Verarbeitungskapazität wie bei einer herkömmlichen Puls­ kolonne oder einem Mischabscheider sicherzustellen, ist außer­ ordentlich klein.
• 5. Die Zeit, die benötigt wird, bevor ein Betriebsgleichge­ wichtszustand erreicht wird, ist sehr kurz, so daß die Zeit, die notwendig ist, um mit der Verarbeitung zu beginnen, und die Zeit, in der der Extraktor außer Betrieb ist, extrem klein sind. Weiterhin ist auch die sich ergebende Menge an Abfallflüssigkeit extrem gering.

Bei einem Zentrifugalextraktor mit dem oben beschriebenen Aufbau sind die Wehre 61, 62 zum Auswählen der schweren Flüs­ sigkeit und der leichten Flüssigkeit fest zwischen der inne­ ren Umfangsfläche 52 a des Rotors und der Drehwelle 53 an­ gebracht. Die Lage der Grenzfläche K zwischen der Phase der schweren Flüssigkeit und der Phase der leichten Flüs­ sigkeit, die durch die Zentrifugalkraft im Inneren des Ro­ tors getrennt werden, ändert sich andererseits nach Maßga­ be der Arbeitsverhältnisse, so daß aus diesem Grunde die Lage der Grenzfläche K in geeigneter Weise mit einer Ände­ rung der Arbeitsverhältnisse gesteuert werden muß, um immer eine hohe Trennfunktion der schweren Flüssigkeit und der leichten Flüssigkeit durch die Wehre 61, 62 zu erzielen, die eine bestimmte Höhe haben.

Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Zentrifugalextrak­ tor wird Druckluft, die unter Druck von außen durch einen Durchlaß 70 im Inneren der Drehwelle 53 zugeführt wird, als Mittel zum Steuern der Grenzfläche K benutzt. Das heißt mit anderen Worten, daß immer dann, wenn es notwendig ist, die Druckluft in eine abgedichtete Kammer 80 durch den Durch­ laß 70 eingeführt wird, um den Luftdruck im Inneren der ab­ gedichteten Kammer 80 zu erhöhen, und die Grenzfläche K im Inneren des Rotors 52 zu steuern.

Um zuverlässig die Druckluft durch die Drehwelle 53 ohne ein Entweichen zu leiten, ist ein komplizierter Dichtungs­ aufbau notwendig, der jedoch leicht ein Entweichen der Luft im Verlauf der Benutzung über ein langes Zeitintervall be­ wirkt, so daß eine zuverlässige Steuerung der Grenzfläche unmöglich wird.

Weiterhin ist der Aufbau der Wählwehre 61, 62 an sich kompli­ ziert, da eine Vielzahl von Wehrplatten 61 b bis 61 d fest an der Drehwelle 53 und der inneren Umfangsebene 52 des Rotors so angebracht sind, daß sie davon vorstehen. Da sie für eine Drehung mit hoher Drehzahl genau ausgewuchtet sein müssen, ist ein hohes Maß an Erfahrung für ihre Herstellung notwen­ dig.

Durch die Erfindung soll ein Hochgeschwindigkeitszentrifugal­ extraktor geschaffen werden, der die verschiedenen Schwie­ rigkeiten bei herkömmlichen Zentrifugalextraktoren beseiti­ gen kann.

Durch die Erfindung soll insbesondere ein Hochgeschwindig­ keitszentrifugalextraktor geschaffen werden, der die Lage der Grenzfläche zwischen der Phase der schweren Flüssigkeit und der Phase der leichten Flüssigkeit, die im Inneren des Rotors getrennt sind, ohne die Zuführung von Druckluft steu­ ern kann.

Durch die Erfindung soll schließlich ein Hochgeschwindig­ keitszentrifugalextraktor geschaffen werden, der Wehre zum Auswählen der schweren und der leichten Flüssigkeit auf­ weist, die zum Steuern der Lage der Grenzfläche zwischen der Phase der schweren Flüssigkeit und der Phase der leich­ ten Flüssigkeit einstellbar sind, einen einfachen Aufbau haben und leicht hergestellt werden können.

Der erfindungsgemäße Hochgeschwindigkeitszentrifugalextrak­ tor, der einen Einlaß für eine Mischflüssigkeit aus einer schweren Flüssigkeit und einer leichten Flüssigkeit am Boden eines zylindrischen Rotors, der sich mit hoher Geschwindig­ keit dreht, einen Auslaß für die schwere Flüssigkeit sowie einen Auslaß für die leichte Flüssigkeit, die am oberen Teil des Rotors angeordnet sind, und ein Wählwehr für die schwere Flüssigkeit und ein Wählwehr für die leichte Flüssigkeit auf­ weist, die am oberen Teil im Inneren des Rotors angeordnet sind, um die Phasen der leichten und der schweren Flüssigkeit, die im Inneren des Rotors durch die Zentrifugalkraft ge­ trennt sind, zu den Auslässen für die schwere und die leichte Flüssigkeit zu leiten, ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wählwehr einen äußeren Zylinder, der von einer Rotorumfangs­ wand in die Richtung der Rotordrehwelle verläuft, und einen inneren Zylinder aufweist, der mit offenen Enden durch die Rotorumfangswand verläuft und in den äußeren Zylinder führt, derart, daß seine Einführungslänge verändert werden kann, wobei das Wählwehr für die schwere Flüssigkeit eine Abzugs­ öffnung für die schwere Flüssigkeit am Wandabschnitt des äußeren Zylinders in der Phase der schweren Flüssig­ keit aufweist, die im Inneren des Rotors abgetrennt ist, und das Wählwehr für die leichte Flüssigkeit eine Abzugsöff­ nung für die leichte Flüssigkeit am Wandabschnitt des äuße­ ren Zylinders aufweist, der sich in der Phase der leichten Flüssigkeit befindet, die im Inneren des Rotors abgetrennt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Extraktor wird der Flüssigkeitspe­ gel im äußeren Zylinder geändert, wenn die Einführungslänge des inneren Zylinders in den äußeren Zylinder geändert wird, und kann die Lage der Grenzfläche zwischen der äußeren Phase der schweren Flüssigkeit und der inneren Phase der leichten Flüssigkeit im Inneren des Rotors frei dadurch gesteuert wer­ den, daß der Flüssigkeitspegel im Inneren des äußeren Zylin­ ders geändert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat teilweise einen ähnli­ chen Aufbau wie ein herkömmlicher Zentrifugalextraktor, inso­ fern, als ein Einlaß für das Gemisch aus schwerer und leichter Flüssigkeit am Boden eines zylindrischen Rotors angeordnet ist, der sich mit hoher Drehzahl dreht, ein Auslaß für die schwere Flüssigkeit und ein Auslaß für die leichte Flüs­ sigkeit am oberen Teil des Rotors angeordnet sind und ein Wählwehr für die schwere Flüssigkeit und ein Wählwehr für die leichte Flüssigkeit zum Führen der Phase der schweren Flüssig­ keit und der Phase der leichten Flüssigkeit, die im Inneren des Rotors durch die Zentrifugalkraft getrennt sind, zu den Auslässen für die schwere und die leichte Flüssigkeit jeweils am oberen Teil im Inneren des Rotors vorgesehen sind.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht im Aufbau der Wählwehre für die schwere und die leichte Flüssigkeit.

Das heißt mit anderen Worten, daß jedes dieser Wehre einen sogenannten Doppelrohraufbau hat, der aus einem äußeren Zylinder, der von der Rotorumfangswand zur Drehwelle des Rotors verläuft, und einem inneren Zylinder besteht, der mit offenen Enden in den äußeren Zylinder durch die Rotor­ umfangswand derart führt, daß die Einführungslänge verän­ dert werden kann. Das Wählwehr für die schwere Flüssigkeit weist eine Abziehöffnung für die schwere Flüssigkeit an dem Wandabschnitt des äußeren Zylinders auf, der in der Phase der schweren Flüssigkeit liegt, die im Inneren des Rotors abgetrennt ist, während das Wählwehr für die leichte Flüssigkeit eine Abziehöffnung für die leichte Flüssigkeit an dem Wandabschnitt des äußeren Zylinders aufweist, der in der Phase L der leichten Flüssigkeit liegt, die im Inne­ ren des Rotors abgetrennt ist.

Das Gemisch aus der schweren und der leichten Flüssigkeit wird in den Rotor vom Boden aus eingeführt und die schwere Flüssigkeit wird durch die Zentrifugalkraft im Inneren des Rotors nach außen abgetrennt, während die leichte Flüssig­ keit im Inneren des Rotors durch die Zentrifugalkraft nach innen abgetrennt wird und beide Phasen längs der Rotorinnen­ fläche hochsteigen, während sie gedreht werden. Die oben be­ schriebene Arbeitsweise ist die gleiche wie bei einem her­ kömmlichen Zentrifugalextraktor.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung mündet jedoch die Ab­ ziehöffnung für die schwere Flüssigkeit des äußeren Zylinders des Wählwehres für die schwere Flüssigkeit, die am oberen Teil des Rotors angeordnet ist, in der äußeren Phase der schweren Flüssigkeit. Die schwere Flüssigkeit fließt daher in den äuße­ ren Zylinder in diese Öffnung, anschließend von der vorderen Öffnung des inneren Zylinders, der über eine bestimmte Länge in den äußeren Zylinder führt, über und anschließend in den inneren Zylinder und wird die schwere Flüssigkeit zum Aus­ laß für die schwere Flüssigkeit geführt und davon abgegeben. Die leichte Flüssigkeit fließt andererseits in den äußeren Zylinder durch die Abziehöffnung für die leichte Flüssigkeit des äußeren Zylinders des Wählwehres für die leichte Flüssig­ keit und dann in den inneren Zylinder durch die vordere Öff­ nung des inneren Zylinders, woraufhin sie zu dem Auslaß für die leichte Flüssigkeit geleitet und davon abgegeben wird. Der Flüssigkeitspegel im Inneren des äußeren Zylinders ändert sich daher, wenn die Einführungslänge des inneren Zylinders in den äußeren Zylinder geändert wird und die Lage der Grenz­ fläche K zwischen der äußeren Phase der schweren Flüssigkeit und der inneren Phase der leichten Flüssigkeit im Inneren des Rotors kann frei gesteuert werden.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein beson­ ders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht des bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Längsschnittansicht eines Wähl­ wehres für die schwere Flüssigkeit gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 4 eine vergrößerte Längsschnittansicht eines Wähl­ wehres für die leichte Flüssigkeit gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, und

Fig. 5 eine Längsschnittansicht eines typischen Ausfüh­ rungsbeispiels eines herkömmlichen Zentrifugalex­ traktors.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hochgeschwindigkeitszentrifugalextraktors. Dieses Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Extraktors besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 und einem zylin­ drischen Rotor 2, der koaxial mit dem Gehäuse 1 und im Inne­ ren des Gehäuses 1 angeordnet ist und sich frei drehen kann. Eine Drehwelle 3 wird über eine nicht dargestellte Antriebs­ einrichtung in eine Drehung mit hoher Geschwindigkeit ver­ setzt und ist in der Mitte des Rotors 2 angeordnet. Eine obe­ re Rotorabschlußplatte 4 ist an der Drehwelle 3 so angebracht, daß sich der Rotor 2 zusammen mit der Drehwelle 3 dreht. Die Drehwelle 3 verläuft in eine Mischkammer 7 am unteren Teil des Gehäuses 1 durch eine mittlere Öffnung 6 der unteren Ro­ torabschlußplatte 5 und ein Flügelrad 8 ist am unteren Ende dieser Drehwelle 3 angebracht. Der Boden des Gehäuses 1 ist mit Zuleitungsrohren 9 und 10 für die schwere und die leichte Flüssigkeit verbunden und eine ringförmige Sammelkammer 11 für die leichte Flüssigkeit sowie eine ringförmige Sammel­ kammer 12 für die schwere Flüssigkeit sind um den Außenumfang des oberen Teils des Gehäuses 1 herum ausgebildet und mit einer Auslaßöffnung 13 für die leichte Flüssigkeit und einer Auslaßöffnung 14 für die schwere Flüssigkeit jeweils verbun­ den.

Der oben beschriebene Aufbau ist im wesentlichen der gleiche wie bei der herkömmlichen Vorrichtung, die in Fig. 5 dar­ gestellt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich jedoch von der herkömmlichen Vorrichtung darin, daß die Wählwehre 20 und 30 für die schwere und die leichte Flüssig­ keit jeweils einen Doppelrohraufbau haben und unter der obe­ ren Rotorabschlußplatte 4 angeordnet sind.

Wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, hat jedes Wähl­ wehr 20 und 30 für die schwere und die leichte Flüssigkeit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Doppelrohraufbau aus einem äußeren Zylinder 21, 31, der in die Richtung der Rotordrehwelle 3 von der Rotorumfangswand 2 a aus verläuft, und einem inneren Zylinder 22, 32, der durch die Rotorumfangs­ wand in den äußeren Zylinder eingeführt ist. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, sind zwei Wehre 20 und 30 für die schwere und die leichte Flüssigkeit, d.h. insgesamt vier Wehre in gleichen Abständen an der Rotorumfangswand 2 a in Umfangsrichtung bei dem in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiel vorgesehen. In der Schnittansicht von Fig. 1 sind nur zwei Wehre 20 für die schwere Flüssigkeit dar­ gestellt, es versteht sich jedoch, daß die beiden anderen Wehre 30 für die leichte Flüssigkeit gleichfalls praktisch unter rechtem Winkel bezüglich der Wehre 20 angeordnet sind, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 1 ist weiterhin eine Leitung 23 dargestellt, die mit einem der offenen Enden des inneren Zylinders 22 des Wehres 20 für die schwere Flüs­ sigkeit verbunden ist und in der Sammelkammer 12 für die schwere Flüssigkeit hängt. In ähnlicher Weise ist eine Lei­ tung 33 an das eine offene Ende des inneren Zylinders 32 des Wehres 30 für die leichte Flüssigkeit angeschlossen (siehe Fig. 4), wobei diese Leitung 33 für die leichte Flüs­ sigkeit in die Sammelkammer 11 für die leichte Flüssigkeit verläuft und in dieser hängt, wie es durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 dargestellt ist.

Im folgenden wird anhand von Fig. 3 der Aufbau des Wehres 20 für die schwere Flüssigkeit weiter im einzelnen beschrieben. Der äußere Zylinder 21 umfaßt ein Rohr, das von der Rotorum­ fangswand 2 a in Richtung der Rotordrehwelle 3 verläuft, wäh­ rend der innere Zylinder 22 ein Rohr umfaßt, das einen klei­ neren Durchmesser hat und an seinen beiden Enden offen ist. Die Leitung 23, die in der Sammelkammer 12 für die schwere Flüssigkeit hängt, ist mit dem Basisende des inneren Zylin­ ders 22, d.h. mit dem Auslaß 24 für die schwere Flüssigkeit, verbunden. Das Basisende 21 a des äußeren Zylinders 21 ist in der dargestellten Weise in die Rotorumfangswand 2 a geschraubt und der innere Zylinder 22 ist in den äußeren Zylinder 21 so eingeführt, daß die Schraube, die auf die äußere Umfangs­ fläche des inneren Zylinders 22 geschraubt ist, mit der Schraube kämmt, die auf die innere Umfangsfläche des äußeren Zylinders 21 geschraubt ist. Dieser Aufbau macht es möglich, wahlweise die Einführungslänge des inneren Zylinders 22 in den äußeren Zylinder 21 zu ändern, indem der zuerst genannte gedreht wird.

Die Abzugsöffnung 25 für die schwere Flüssigkeit ist am Wand­ abschnitt des äußeren Zylinders 21 gebohrt. Diese Öffnung 25 muß an einer Stelle ausgebildet sein, die in die Phase H der schweren Flüssigkeit mündet, die im Inneren des Rotors abge­ trennt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 25 in der Nähe der Rotorumfangswand 2 a ausgebildet.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, daß das vordere Ende 21 b des äußeren Zylinders 21 offen ist, es ist jedoch auch möglich, ein Rohr zu verwenden, dessen vorderes Ende ge­ schlossen ist. Das Wehr 30 für die leichte Flüssigkeit, das in Fig. 4 dargestellt ist, hat einen Aufbau, der dem Aufbau des Wehres 20 für die schwere Flüssigkeit ähnlich ist, das in Fig. 3 dargestellt ist, allerdings mit der Ausnahme der Lage der Abzugsöffnung 35 für die leichte Flüssigkeit. Die Abzugsöffnung 35 für die leichte Flüssigkeit, die am äußeren Zylinder 31 ausgebildet ist, mündet nämlich in die Phase L der leichten Flüssigkeit, die von der Phase H der schweren Flüssigkeit im Inneren des Rotors abgetrennt ist. Die Länge des Teils 32 a des inneren Zylinders, der außerhalb der Um­ fangswand 2 a des Rotors verläuft, ist kleiner als die des Teils 22 a des inneren Zylinders des Wehres 20 für die schwere Flüssigkeit und die Leitung 33, die in der Sammelkammer 11 für die leichte Flüssigkeit hängt, ist mit dem Basisende des inneren Zylinders, d.h. mit dem Auslaß 34 für die leichte Flüssigkeit, verbunden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Hochgeschwindigkeits­ zentrifugalextraktors mit dem obigen Aufbau beschrieben. Die schwere Flüssigkeit, beispielsweise eine Salpetersäurelösung, und die leichte Flüssigkeit, beispielsweise TBP als Extrak­ tionsmittel, werden der Mischkammer 7 im Inneren des Gehäu­ ses 1 über die jeweiligen Zuleitungsrohre 9 und 10 zugeführt, anschließend durch das Lauf- oder Flügelrad 7 in ausreichen­ dem Maße vermischt und in den Rotor 2 durch die mittlere Öff­ nung 6 der unteren Rotorabschlußplatte 5 eingeführt. Von der in dieser Weise in den Rotor eingeleiteten Mischflüssigkeit wird die schwere Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft an einer Rotorinnenebene nach außen abgetrennt, während die leichte Flüssigkeit nach innen abgetrennt wird. Beide steigen getrennt längs der Rotorinnenfläche nach oben. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, fließt die in dieser Weise abgetrennte Phase H der schweren Flüssigkeit in den äußeren Zylinder 21 von der Abzugsöffnung 25 für die schwere Flüssigkeit des äußeren Zylinders 21 des Wehres 20 für die schwere Flüssig­ keit, läuft dann die schwere Flüssigkeit von der vorderen Öffnung 22 b des inneren Zylinders 22 zum Auslaß 24 für die schwere Flüssigkeit über und wird die schwere Flüssigkeit anschließend von der Auslaßöffnung 14 für die schwere Flüs­ sigkeit über die Leitung 23 und die Sammelkammer 12 abgegeben. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, fließt andererseits die Phase L der leichten Flüssigkeit in den äußeren Zylinder 31 von der Abzugsöffnung 35 für die leichte Flüssigkeit des äußeren Zylinders 31 des Wehres 30 für die leichte Flüssig­ keit, fließt dann die leichte Flüssigkeit von der vorderen Öffnung 32 b des inneren Zylinders 32 zum Auslaß 34 für die leichte Flüssigkeit über und wird danach die leichte Flüssig­ keit vom Auslaß 13 für die leichte Flüssigkeit über die Lei­ tung 33 und die Sammelkammer 11 abgegeben.

Wie es bereits beschrieben wurde, kann die Einführungslänge jedes inneren Zylinders 22, 32 in den äußeren Zylinder 21, 31 wahlweise dadurch geändert werden, daß der innere Zylinder 22, 32 relativ zum äußeren Zylinder 21, 31 gedreht wird. Wenn da­ her die Einführungslänge des inneren Zylinders 22 des Weh­ res 20 für die schwere Flüssigkeit geändert wird, kann die Lage der Grenzfläche K zwischen der Phase H der schweren Flüssigkeit und der Phase L der leichten Flüssigkeit im Inne­ ren des Rotors 2 geändert werden. Wenn andererseits in der in Fig. 4 dargestellten Weise die Einführungslänge des inne­ ren Zylinders 32 des Wehres 30 für die leichte Flüssigkeit vergrößert wird, so daß die vordere Öffnung 32 b des inneren Zylinders 32 sich über die Abzugsöffnung 35 des äußeren Zy­ linders für die leichte Flüssigkeit hinauserstreckt, wird es möglich, zu verhindern, daß die hereinfließende Flüssig­ keit direkt in den inneren Zylinder 32 fließt, selbst wenn die leichte Flüssigkeit, die in den äußeren Zylinder 31 von der Abzugsöffnung 35 für die leichte Flüssigkeit fließt, von schwerer Flüssigkeit begleitet wird. In diesem Fall kann sich die schwere Flüssigkeit im Inneren des äußeren Zylinders 31 absetzen und ist es nur der leichten Flüssigkeit möglich, von der vorderen Öffnung 32 b des inneren Zylinders überzufließen.

Im obigen wurde lediglich der Aufbau eines besonders bevor­ zugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hochgeschwin­ digkeitszentrifugalextraktors beschrieben. Die erfindungsge­ mäße Ausbildung ist auf dieses Ausführungsbeispiel nicht be­ schränkt. Beispielsweise müssen die Form des Gehäuses und das Verfahren der Zuführung der schweren und leichten Flüssigkeit in den Rotor nicht die gleichen wie beim vorhergehenden Aus­ führungsbeispiel sein und versteht es sich, daß der Aufbau der Wählwehre für die schwere und die leichte Flüssigkeit, durch den sich die erfindungsgemäße Ausbildung auszeichnet, bei allen Arten von Zentrifugalextraktoren angewandt werden kann, solange diese die Phasen einer gemischten Lösung aus einer schweren Flüssigkeit und einer leichten Flüssigkeit, die dem Boden des zylindrischen Rotors zugeführt wird, der sich mit hoher Drehzahl dreht, unter Ausnutzung der Zen­ trifugalkraft trennen.

In Verbindung mit dem Aufbau der Wählwehre ist weiterhin zu erwähnen, daß der äußere Zylinder und der innere Zylinder nicht aus einem Rohr mit einem runden Querschnitt bestehen müssen, sondern daß auch ein zylindrisches Element mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt verwandt werden kann. Der äußere Zylinder kann auch einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben, während der innere Zylinder aus einem Rohr mit einem runden Querschnitt bestehen kann. Die Lage und die Anzahl der Wählwehre und die Zwischenräume dazwischen an der Rotorumfangswand in Umfangsrichtung können in geeigneter Weise gewählt werden, wenn immer das notwendig ist.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß das Wählwehr für die schwere und die leichte Flüssigkeit gemäß der Erfindung einen Doppelrohraufbau aus einem inneren Zylinder und einem äußeren Zylinder hat. Der Aufbau ist daher einfach und die Herstellung derartiger Wehre ist leichter als bei dem her­ kömmlichen Aufbau, bei dem eine Vielzahl von Wehrplatten an der Rotordrehwelle und an der Rotorumfangswand so angebracht sind, daß sie davon vorstehen.

Die Lage der Grenzfläche zwischen der schweren und der leich­ ten Flüssigkeit, deren Phasen im Inneren des Rotors getrennt sind, kann weiterhin extrem einfach dadurch gesteuert werden, daß lediglich die Einführungslänge des inneren Zylinders in den äußeren Zylinder geändert wird. Dieser Aufbau beseitigt die Notwendigkeit eines komplizierten Dichtungsaufbaues der herkömmlichen Vorrichtung zum Steuern der Grenzfläche unter Verwendung von Druckluft sowie die Unzuverlässigkeit der Steuerung der Grenzfläche, die aus einem Entweichen der Luft resultiert.

Claims (3)

1. Hochgeschwindigkeitszentrifugalextraktor mit einem Einlaß für eine gemischte Flüssigkeit aus einer schweren Flüssigkeit und einer leichten Flüssigkeit, der im Boden eines zylindrischen Rotors angeordnet ist, der sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, einem Auslaß für die schwere Flüssigkeit und einem Auslaß für die leichte Flüssigkeit, die am oberen Teil des Rotors angeordnet sind, und einem Wählwehr für die schwere Flüssigkeit sowie einem Wählwehr für die leichte Flüssigkeit, die am oberen Teil im Inneren des Rotors angeordnet sind, um die Phasen der schweren und leichten Flüssigkeit, die im Inneren des Rotors durch die Zentrifugalkraft getrennt werden, zu den Auslässen für die schwere und die leichte Flüssigkeit jeweils zu führen, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Wählwehr einen äußeren Zylinder, der von einer Rotorumfangswand in Richtung einer Rotordrehwelle verläuft, und einen inneren Zylinder umfaßt, der mit offenen Enden durch die Rotorumfangs­ wand verläuft und in den äußeren Zylinder so eingeführt ist, daß die Einführungslänge verändert werden kann, wobei das Wählwehr für die schwere Flüssigkeit eine Abzugsöffnung für die schwere Flüssigkeit an dem Wandabschnitt des äußeren Zylinders aufweist, der sich in der Phase der schweren Flüs­ sigkeit befindet, die im Inneren des Rotors abgetrennt ist, und das Wählwehr für die leichte Flüssigkeit eine Abzugsöff­ nung für die leichte Flüssigkeit an dem Wandabschnitt des äußeren Zylinders aufweist, der sich in der Phase der leich­ ten Flüssigkeit befindet, die im Inneren des Rotors abgetrennt ist.

2. Hochgeschwindigkeitszentrifugalextraktor nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basis­ ende des äußeren Zylinders in die Rotorumfangswand geschraubt ist und daß der innere Zylinder in den äußeren Zylinder so eingeführt ist, daß eine auf die äußere Umfangsfläche des inneren Zylinders geschraubte Schraube mit der Schraube kämmt, die auf die innere Umfangsfläche des äußeren Zylinders ge­ schraubt ist, so daß die Einführungslänge des inneren Zylin­ ders in den äußeren Zylinder dadurch geändert werden kann, daß der innere Zylinder gedreht wird.

3. Hochgeschwindigkeitszentrifugalextraktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Wählwehren in gleichen Abständen an der Rotorumfangswand in Umfangsrichtung angeordnet ist.