DK147753B - Fremgangsmaade til separering af gasblandinger og apparat til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

147753

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til separering af gasblandinger, især isotopblandinger, ved hvilken gas ledes gennem en kaskade med flere trin, som hvert indeholder en separator, og opfindelsen angår tillige et apparat til udøvelse af fremgangsmåden .

Der kendes apparater med en kaskade med flere trin, som hvert indeholder en separator, en særskilt varmeveksler og en kompressor med tilhørende strømningsledninger. Det er formålet med opfindelsen at anvise en fremgangsmåde og et tilhørende apparat, som muliggør en effektiv adskillelse af gasblandinger med hensyn til en bestemt fysisk eller kemisk egenskab på en måde som kræver mindre anlægsudgifter end de kendte fremgangsmåder.

2 147753

Dette er ifølge opfindelsen opnået ved, at gasserne som strømmer ud fra separatorerne fra flere trin i kaskaden ledes til en enkelt kompressor, idet i det mindste gasserne, som udtages fra nogle separatorer har forskellig sammensætning, at gasserne sammenfattes til en eneste gasstrømning, hvis sammensætning på i og for sig kendt måde over et tværsnit af strømningen varierer fra et minimum med hensyn til koncentration af en af de separerede gasser til et maksimum af denne koncentration, at gasstrømningerne ledes gennem kompressoren på en sådan måde at forskellene i gasstrømningens sammensætning forbliver uændret, og at gasstrømningen opdeles i flere delstrømme, hvoraf i det mindste nogle har indbyrdes forskellige sammensætninger, og disse delstrømme ledes gennem kaskadens øvrige trin.

Ved denne fremgangsmåde opnås en væsentlig formindskelse af udgifterne til det til udøvelsen af fremgangsmåden nødvendige apparat, som med fordel kan fremstilles med opbygning af moduler.

Foretrukne udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremgår af indholdet af krav 2-10.

Apparatet til udøvelse af fremgangsmåden har en kaskade af flere trin, som hver indeholder en separator og er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, en kompressor, en indretning til udtagning af gasser med forskellige sammensætninger fra flere separatorer, som er anbragt i kaskadens forskellige trin, og til tilførsel af gasser til kompressoren, idet indretningen forener gasserne til en eneste gasstrømning, hvis sammensætning på i og for sig kendt måde varierer over et snit af gasstrømningen på tværs af strømningsretningen fra et minimum med hensyn til koncentrationen af gassen, som skal fraskilles til et maksimum af denne koncentration, og en indretning til opdeling af gasstrømningen, som strømmer ud fra kompressoren i flere delstrømme, hvoraf i det mindste nogle har indbyrdes forskellige sammensætninger, og til føring af disse delstrømme gennem yderligere trin i kaskaden.

Foretrukne udførelsesformer for apparatet ifølge opfindelsen fremgår af indholdet af krav 12-19.

I den efterfølgende mere detaljerede beskrivelse er opfindelsen for nemheds skyld hovedsagelig beskrevet og illustreret i forbindelse med en fremgangsmåde til isotop separering med en fraskilning på 1/5, dvs., at den fraktion af fødestrømningen, som forlader separeringselementerne som en beriget strømning, udgør 3 147753 en femtedel, regnet på grundlag af massen, så at den berigede strømning udgør en fjerdedel af den udtyndede strømning, som forlader elementet, regnet på grundlag af massen. Dette eksempel gælder for det tilfælde, hvor den berigede og den udtyndede strøkning forlader dette element ved samme tryk. Eksemplet gælder både for en fremgangsmåde, ved hvilken en fluidumstrømning, der alene består af en gas (såsom UFg, som skal beriges med U ) behandles, og for en fremgangsmåde, ved hvilken en gasstrømning omfattende en blanding af en gas, som skal behandles, og en bæregas, såsom hydrogen eller helium, behandles. Enhver i det følgende optrædende omtale af isotopsammensætningen og massestrømmen af en gasstrømning gælder imidlertid isotopsammensætningen og massestrømmen af den gas i strømningen, som skal behandles.

Opfindelsen beskrives i det følgende nærmere i forbindelse med et eksempel og under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1A viser et skematisk strømdiagram for en del af et kaskadearrangement, som er velegnet til fraskilning af 1/5, fig. 1 et aksialt snit gennem et apparat til behandling af fluidum i overensstemmelse med opfindelsen, set fra siden, fig. 2 et strømdiagram for det i fig. 1 viste apparat, fig. 3A-3H skematisk strømme gennem forskellige tværsnit i det i fig. 1 viste apparat, fig. 4 et strømdiagram for et apparat svarende til det i fig. 1 viste, men indrettet til en lavere cirkulationsgrad end dette, fig. 5A-5D tværsnit svarende til de i fig. 3A-3H viste for det i fig. 4 viste strømdiagram, fig. 6 et strømdiagram for et apparat svarende til det i fig. 1 viste, men indrettet til en større cirkulationsgrad end dette, fig. 7A-7P tværsnit svarende til de i fig. 3A-3H viste for det i fig. 6 viste strømdiagram, fig. 8 en del af et snit gennem et andet apparat til behandling af fluidum i overensstemmelse med opfindelsen, set fra siden og efter linien VIII- VIII i fig. 9, fig. 9 en del af et snit gennem det i fig. 8 viste apparat, set fra enden og efter linien IX - IX i fig. 8, og fig. 10 en del af det i fig. 8 og 9 viste apparat, mere detaljeret og set fra linien X - X i fig. 9.

I fig. 1A betegner 1 som helhed en del af en blok, som danner en del af et kaskadearrangement, der er opbygget af et antal blokke, som er indbyrdes serieforbundet. Hver blok omfatter et antal i hovedsagen ens trin 2, der hvert omfatter en isotop separator 3, en varmeveksler 4 og en kompressor 5 , som er indrettet til at cirkulere en 4 1Λ7753 strømning af gas i serie gennem varmeveksleren 4 og separatoren 3. Trinnene 2 er indbyrdes forbundet ved hjælp af organer, der leder fødestrømninger 6, berigede strømninger 7 og udtyndede strømninger 8. Hver fødestrømning 6, der indføres i et trin 2, dannes af strømninger 7 og 8 fra to andre trin 2 og passerer via den tilhørende kompressor 5 og varmeveksler 4 ind i den tilhørende separator 3, hvori den deles i yderligere strømninger 7 og 8. Disse yderligere strømninger føres videre til to yderligere trin 2. I fig. 1A omfatter den viste del af blokken 3 grupper 9 med hver fire trin 2. Hver gruppe får tilført fire berigede strømninger 7 fra den foregående gruppe og en udtyndet strømning 8 fra den efterfølgende gruppe 9. Trinnene kan betragtes som værende serieforbundet, idet de berigede strømninger 7 strømmer modsat de udtyndede strømninger 8 langs kaskaden. Hvert trin modtager følgelig som fødestrømning dels den udtyndede strømning 8 fra det efterfølgende trin og dels den berigede strømning fra det trin, som ligger fire trin bagved det pågældende trin i seriekoblingen, idet den fremadgående retning for seriekoblingen betragtes som den retning, i hvilken strømningerne beriges langs kaskadearrangementet. Hver strømning 7 udgør en 1/4 af den strømning 8, der forlader det samme trin, regnet på grundlag af massen, og strømningerne 7 og 8, der kombineres til dannelse af hver strømning 6, har omtrent samme isotopsammensætning. Kaskadearrangementet har en begyndelsesf Ødestrømning, en endelig beriget afgangsstrømning og en ikke vist, endelig udtyndet afgangsstrømning, og den hastighed, med hvilken de omhandlede fluida indføres i og fjernes fra kaskadearrangementet via disse strømninger, reguleres til opnåelse af de ønskede gennemstrømningshastigheder og isotopsammensætninger gennem hele kaskadearrangementet. Den indbyrdes forbindelse af trinnene 2, der er omtalt ovenfor, gælder for indre trin, som befinder sig inde i blokken, fjernt fra dennes grænser. Ved grænserne af blokken, dvs. ved grænsefladen mellem den pågældende blok og tilstødende blokke, har blokken afslutningstrin, hvis indbyrdes forbindelser med andre trin kan være anderledes end de beskrevne indbyrdes forbindelser af trinnene 2 , afhængigt af kaskadearrangementets opbygning.

I fig. 1 betegner 10 som helhed et apparat, der er opbygget i overensstemmelse med opfindelsen, og som er velegnet til isotop separering af gasser. Apparatet 10 omfatter et indre hus 12 og et ydre hus 14 uden om det indre hus 12. Huset 12 er hult og i hovedsagen cylindrisk med åbne ender, og det har en snæver del 12.1 og en tyk del 12.2, der er indbyrdes forbundet af en konisk del 12.3. Det ydre hus 14 er ligeledes hult og i hovedsagen cylindrisk, og det har en snæver del 14.1 og en tyk del 14.2, der er indbyrdes forbundet 5 147753 af en konisk del 14.3. Enderne af det ydre hus er lukket. Den snævre del 12.1 er anbragt i den snævre del 14.1, mens den tykke del 12.2 er anbragt i den tykke del 14.2, og den koniske del 12.3 er anbragt i den koniske del 14.3.

Huset 12 afgrænser en passage 16, der har en snæver del 16.1, som udmunder i den snævre del 14.1 af huset 14, og en tyk del 16.2, der udmunder i den tykke del 14.2 af huset 14. Husene 12 og 14 er anbragt koaksialt, og de åbne ender af huset 12 er anbragt i aksial afstand inden for de lukkede ender af huset 14. Mellem husene 12 og 14 findes der en ringformet passage 18, som har en snæver del 18.1, der står i forbindelse med den snævre del 16.1 af passagen 16, og en tyk del 18.2, der står i forbindelse med den tykke del 16.2 af passagen 16. Passagerne 16 og 18 danner således tilsammen en endeløs passage eller er kredsløb, der har en indre, rørformet del, som dannes af passagen 16, og en ydre, ringformet del, der dannes af passagen 18, og inde i hvilken den indre del er beliggende.

En vinge til frembringelse af aksial strømning i form af en aksial strømningskompressor 20, der har en aksel 20.1 og et antal blade 20.2, er anbragt i passagen 16. Akslen 20.1 ligger koaksialt med passagerne 16 og 18 og rager indad fra det ydre af huset 14 i den snævre del 16.1 af passagen 16. Bladene 20.2 er anbragt i den snævre del 16.1 af passagen 16.

En varmeveksler, der omfatter et porøst varmevekslerelement 22, er anbragt i passagen 16. Varmeveksleren 22 strækker sig tværs over den tykke del 16.2 af passagen 16 i nærheden af den koniske del 12.3 af huset 12.

En separator 24, der indeholder et antal gasisotop-separa-torelementer 26, er anbragt i den tykke del 16.2 af passagen 16, mens varmeveksleren 22 er beliggende mellem separatoren 24 og vingen 20. Elementerne 26 har en tilgang 26.1, der står i forbindelse med passagen 16 og er rettet mod den snævre del 16.1 af passagen 16, en hovedafgang 26.2, der står i forbindelse med kredsløbet og er rettet mod den lukkede ende af huset 14's tykke del 14.2, samt i det mindste én sekundær afgang mellem hovedafgangen og tilgangen. Elementerne er i fig. 1-7 af den art, der har en skilleværdi på 1/5, dvs., at de separerer fødestrømningen i en beriget strømning og en udtyndet strømning, af hvilke den berigede strømning udgør 1/4 af den udtynde-de strømning, regnet på grundlag af massen. To skillevægge 28 og 30, der er anbragt henholdsvis mellem varmeveksleren 22 og separatoren 24 samt ved den frie ende af passagen 16's tykke del 16.2, isolerer et rum 32 i passagen 16 fra den øvrige del af kredsløbet. Tilgangene 147753 6 26.1 og hovedafgangene 26.2 for elementerne 26 er anbragt henholdsvis ud fra og ind i kredsløbet uden for rummet 32, mens de sekundære afgange er anbragt i rummet 32. Rummet 32 har en aksialt anbragt afgangskanal 34, der strækker sig aksialt udad fra rummet 32 og ud gennem enden af huset 14's tykke del 14.2. Det ses, at den sekundære afgang for hvert element 26 i stedet for at udgøre en særskilt afgang kan dannes af en gennemtrængelig flade på elementet i afhængighed af den pågældende isotop separeringsproces.

Hovedtilgangen 36 løber i form af et rør ind i den tykke del 18.2 af passagen 18 og er inde i passagen 18 rettet i aksial retning mod den snævre del 18.1 af passagen. En hovedafgang 38 i form af et rør fører fra den tykke del 18.2 af passagen og er i passagen 18 rettet i den modsatte aksiale retning i forhold til tilgangen 36. Tilgangen 36 og afgangen 38 er anbragt ved diametralt modstående positioner langs omkredsen af passagen 18.

Yderligere en tilgang i form af en kanal 40 med fire sekundære kanaler 40.1, 40.2, 40.3 og 40.4 strækker sig rundt langs omkredsen af huset 14.

Kanalen 40 har et antal strømningsforbindelser fra sine sekundære kanaler 40.1-40.4 ind i den ringformede passage 18, hvilke strømningspassager er anbragt rundt langs omkredsen af den ringformede passage 18. Placeringen af disse strømningsforbindelser, af hvilke to er vist i fig. 1 ved 42, omtales mere detaljeret i det følgende.

Kanalen 34 er ligeledes ved hjælp af skillevægge indvendigt opdelt i fire sekundære kanaler 34.1, 34.2, 34.3 og 34.4, som via strømningsforbindelser udmunder i rummet 32. Indretningen af disse strømningsforbindelser omtales også mere detaljeret i det følgende.

Der er i den ringformede passage 18 anbragt afbøjningsorganer, sem er indrettet til at afbøje strømningen af et fluidum langs passagen 18. Funktionen af afbøjningsorganerne beskrives mere detaljeret i det følgende. Afbøjningsorganerne omfatter et antal afbøjningselementer, der hensigtsmæssigt kan have form af ikke viste, krumme afbøjningsplader i passagen 18. Pladerne strækker sig mellem husene 14 og 12, og forløber, set radialt ind mod kanten, under en vinkel med længderetningen, dvs. med polaraksen for apparatet 10. Pladerne er anbragt i en rund langs omkredsen forløbende ring ved 44 umiddelbart ovenfor hovedtilgangen 36, regnet i strømningsretningen.

147753 7

Apparatets virkemåde beskrives nu også under henvisning til fig. 2, hvor 46 som helhed angiver et strømdiagram for det i fig. 1 viste apparat, og til fig. 3A-3H, hvori 48 som helhed betegner forskellige tværsnit gennem det i fig. 1 viste apparat 10. Med mindre andet angives anvendes der ens henvisningsbetegnelser til ens dele.

Apparatet 10 danner et modul, der er indrettet til at optage en gruppe trin, som danner en del af en blok i et kaskadearrangement til isotop separering af gasser, idet der findes flere tilsvarende moduler, som er indbyrdes serieforbundet. En gasisotop blanding omfattende en første bestanddel og en anden bestanddel, der er isotopisk forskellig fra den første bestanddel, bevæges langs serieforbindelsen. I hvert modul sker der en isotop separering, hvorved gasblandingen separeres i to strømninger, dvs. en strømning, der er beriget med hensyn til en ønsket bestanddel, f.eks. den første bestanddel, og en strømning, der er udtyndet med hensyn til den nævnte ønskede bestanddel. Hvert modul modtager som fødestrømning dels den berigede strømning fra et foregående modul i serieforbindelsen og dels den udtyndede strømning fra et efterfølgende modul i serieforbindelsen. Den berigede strømning fra det foregående modul er som helhed betegnet 50 og passerer langs kanalen 40. Den nævnte strømning 50 opdeles i fire sekundære strømninger 50.1, 50.2, 50.3 og 50.4.

Disse sekundære strømninger har forskellige isotopsammensætninger, dvs., at deres koncentration eller berigelsesgrad med hensyn til den ønskede bestanddel, bestemt ved forholdet mellem massen af den ønskede (første) bestanddel og den anden bestanddel, er forskellige.

De passerer langs de respektive sekundære kanaler 40.1, 40.2, 40.3 og 40.4. Den udtyndede strømning fra det efterfølgende modul er betegnet med 52.

Den udtyndede strømning 52 løber ind i apparatet 10's passage 18 via hovedtilgangen 36. Den sekundære kanal 40.1 har en enkelt strømningsforbindelse 42 ind i passagen 18, og denne strømningsforbindelse er anbragt aksialt flugtende med tilgangen 36 og umiddelbart nedenfor denne, regnet i strømningsretningen. Den sekundære strømning 50.1 har i hovedsagen samme isotopsammensætning som strømningen 52. Hvis det ønskes, kan der være anbragt blandeorganer, såsom f.eks. en dyse, en skærm eller et lignende organ, ved forbindelsen 42 for at fremme en blanding af strømningerne 52 og 50.1. Der kan findes sådanne blandeorganer for hver af forbindelserne 42, der er 147753 δ omtalt i det følgende.

Den kombinerede strømning, der dannes af den sekundære strømning 50.1 og strømningen 52, forløber aksialt gennem passagen 18 mod den snævre ende 14.1 af huset 14. Denne strømning løber i hovedsagen langs en sektor af passagen 18, og den kombinerede strømning løber ind i kompressoren 20, hvor den strømmer langs en sektor af kompressoren 20 i passagen 16, hvilken sektor er betegnet med 54 i fig. 2 og 3A. Forløbet af denne strømning 50.1, 52 langs de nævnte sektorer af passagen 18 og passagen 16 gennem kompressoren 20 er således, at der sker en svag blanding med de strømme, som forløber langs med denne. Den nævnte strømning 50.1, 52 danner således en sektor af den ringformede strømning, som udgør det samlede strømforløb langs passagen 18, og en sektor af den ringformede eller cirkulære strømning, som danner det samlede strømforløb langs passagen 16. Når den kombinerede strømning 50.1, 52 passerer gennem kompressoren 20, vil den sektor af den samlede langs passagen 16 forløbende strømning, der optages af denne kombinerede strømning, blive forskudt i omkredsretningen, nemlig i den omkredsretning, hvori kompressoren 20's blade 20.2 roterer. Sektoren 54 af kompressoren 20 vil således følge en skruelinieformet bane langs længden af kompressoren. Der vil imidlertid ikke optræde nogen væsentlig blanding af denne strømning med strømningerne i tilstødende sektorer. Strømningen 50.1, 52 i sektoren 54 forløber langs passagen 16 og ind i en sektor af varmeveksleren 22. Dens temperatur ændres i en ønsket grad, når den passerer gennem varmeveksleren 22, og den passerer ind i elementerne 26 af en tilhørende sektor af rummet 32 via tilgangene 26.1 til separatorelementerne 26. Sektorerne i varmeveksleren 22 og rummet 32, dvs. separatoren 24, er i fig. 2 og 3 E angivet ved 54.1. Disse sektorer 54.1 behøver ikke at ligge aksialt flugtende med sektoren 54 på det sted, hvor denne forlader kompressoren 20, når der tages hensyn til muligheden for cirkulær hvirveldannelse i den samlede strømning langs passagen 16 i omkredsretningen mellem kompressoren 20 og varmeveksleren 22.

Den kombinerede strømning 50.1, 52 udsættes for en isotop separering i elementerne 26, der danner sektoren 54.1 af separatoren 24.

I sektoren 54.1 af separatoren 24 separeres den kombinerede strømning 50.1, 52 i en beriget strømning 56.1 og en udtyndet strømning 58.1, idet elementerne 26 har en deleværdi på 1/5 med hensyn 147753 9 til den behandlede gas. Den udtyndede strømning 58.1 passerer ud af hovedafgangene 26.2 for elementerne 26 under dannelse af den nævnte sektor 54.1. Den berigede strømning passerer ud af de sekundære afgange for disse elementer 26 og ind i rummet 32. I rummet 32 passerer den berigede strømning 56.1 ind i den sekundære kanal 34.1 af kanalen 34, og derfra passerer den videre til det næste modul i serieforbindelsen.

Den udtyndede strømning 58.1 passerer ind i passagen 18 og strømmer aksialt langs en sektor af passagen 18 til ringen af afbøjningsplader ved 44. Den træffer én eller flere af disse afbøjningsplader og opdeles i to understrømninger 58.1, der passerer aksialt langs passagen 18 ved modstående sider af tilgangen 36. Den sekundære kanal 40.2 har to strømningsforbindelser 42 i passagen 18, hvilke strømningsforbindelser er anbragt der, hvor understrømningerne 58.1 passerer langs passagen 18. Understrømningerne 58.1 forenes via disse strømningsforbindelser 42 med understrømningen 50.2 fra den sekundære kanal 40.2. Understrømningerne 50.2, 58.1 har i hovedsagen samme isotopsammensætning. De kombinerede understrømninger 50.2, 58.1 passerer aksialt langs passagen 18 ind i den snævre del 14.1 af huset 14 ved modstående sider af den kobinerede strømning 50.1, 52. Disse kombinerede understrømninger 50.2, 58.1 løber ind i to sektorer 60 i passagen 16 ved kompressoren 20 ved modstående sider af sektoren 54. Det ses, at sektorerne 60 for at lette illustrationen er vist som en enkelt sektor i fig. 2.

De kombinerede understrømninger 50.2, 58.1 passerer, ligesom det er omtalt for den kombinerede strømning 50.1, 52, langs passagen 16 bort fra dennes snævre del 16, gennem varmeveksleren 22 og ind i separatoren 24. De sektorer i varmeveksleren 22 og separatoren 24, gennem eller ind i hvilke disse kombinerede understrømninger passerer, er betegnet med 60.1. Også disse to sektorer er i fig. 2 vist som en enkelt sektor for varmeveksleren 22 og for separatoren 24.

Ever af de kombinerede understrømninger 50.2, 58.1 løber ind i elementerne 26 i den ene af separatoren 24's sektorer 60.1 via tilhørende tilgange 26.1.

ίο U77S3 I de nævnte sektorer 60.1 af separatoren 24 opdeles hver af de kombinerede understrømninger 50.2, 58.1 i en beriget understrømning 56.2 og en udtyndet understrømning 58.2. De berigede understrømninger 50.2 passerer gennem de sekundære afgange fra elementerne 26 i de nævnte sektorer 60.1 ind i rummet 32, hvorfra de via strømningsforbindelser løber ind i den sekundære kanal 34.2 for afgangskanalen 34 til dannelse af en beriget strømning 56.2, hvorefter de strømmer videre til det efterfølgende modul i serieforbindelsen.

De udtyndede understrømninger 58.2 passerer gennem afgangene 26.2 for elementerne 26 i de nævnte sektorer 60.1 og ind i passagen 18 ved modstående sider af strømningen 58.1.

Understrømningeme 58.2 passerer langs passagen 18 ved modstående sider af strømningen 58.1 og afbøjes af afbøjningspladerne ved 44 således, at de passerer videre langs passagen 18 ved de sider af de kombinerede understrømninger 58.1, 50.2, som vender bort fra den kombinerede strømning 50.1, 52. På det sted, hvor understrømningerne 58.2 passerer radialt indad i forhold til kanalen 40, modtager de den berigede strømning 50.3 fra den sekundære kanal 40.3 via to strømningsforbindelser 42. Den berigede strømning 50.3 har i hovedsagen samme isotopsammensætning som understrømningerne 58.2.

De kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 passerer aksialt langs passagen 18 bort fra afbøjningspladerne ved 44 og hen mod den snævre del 18.1 af denne passage. Disse kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 er beliggende ved de sider af de kombinerede understrømninger henholdsvis 50.2 og 58.1, som vender bort fra den kombinerede strømning 50.1, 52. De kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 løber ind i to sektorer 62 i passagen 16 ved kompressoren 20 ved de sider af sektorerne 60, som vender bort fra sektoren 54. Også sektoren 62 er i fig. 2 vist som en enkelt sektor.

De kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 passerer, ligesom det er omtalt for den kombinerede strømning 50.1, 52, langs passagen 18 bort fra dennes snævre del 18.1, gennem varmeveksleren 22 og ind i separatoren 24. De sektorer af varmeveksleren 22 og af separatoren 24, gennem eller ind i hvilke de kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 passerer, er betegnet med 62.1. I fig. 2 er også disse to sektorer vist som en enkelt sektor for varmeveksleren 22 og for separatoren 24. Hver af de kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 indføres i elementerne 26 i den ene af disse sektorer 62.1 af separatoren 24 via tilgangene 26.1 herfor.

11 147753 I de nævnte sektorer 62.1 af separatoren 24 adskilles hver af de kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 i en beriget understrømning 56.3 og en udtyndet understrømning 58.3. De berigede understrømninger 56.3 passerer gennem de sekundære afgange for elementerne 26 i de nævnte sektorer 62.1 ind i rummet 32, hvorfra de via strømningsforbindelser løber ind i den sekundære kanal 34.3 for afgangskanalen 34 og herfra videre til det efterfølgende modul i serieforbindelsen.

De udtyndede understrømninger 58.3 passerer gennem elementerne 26's afgange 26.2 i de nævnte sektorer 62.1 ind i passagen 18 ved de sider af understrømningerne 58.2, som vender bort fra den respektive strømning 58.1.

Understrømningerne 58.3 passerer langs passagen 18 på de respektive sider af understrømningerne 58.2, som vender bort fra strømningen 58.1, og understrømningerne 58.3 afbøjes af afbøjningspladerne ved 44 således, at de passerer videre langs passagen 18 på de sider af de kombinerede understrømninger 58.2, 50.3, som vender bort fra de kombinerede understrømninger 58.1, 50.2. De nævnte understrømninger 58.3 er, efter at de ér passeret over afbøjningspladerne ved 44, beliggende ved siden af hinanden, så at de danner en enkelt strømning 58.3. På det sted, hvor strømningen 58.3 passerer radialt indad i forhold til kanalen 40, modtager den den berigede strømning 50.4 fra den sekundære kanal 40.4 via strømningsforbindelsen 42. Den berigede strømning 50.4 har i hovedsagen samme isotopsammensætning som den kombinerede strømning 58.3.

Den kombinerede strømning 50.4, 58.3 forløber, som det er beskrevet for den kombinerede strømning 50.1, 52, langs passagen 18 mod den snævre ende 14.1 et af huset 14. Den kombinerede strømning 50.4, 58.3 løber ind i kompressoren 20, hvor den strømmer langs en sektor 64 mellem sektorerne 62. Denne kombinerede strømning 50.4, 58.3 passerer dernæst langs passagen 16 bort fra dennes snævre del 16.1, gennem varmeveksleren 22 og ind i separatoren 24. De sektorer af varmeveksleren 22 og af separatoren 24, gennem eller ind i hvilke den kombinerede strømning 50.4, 58.3 passerer, er betegnet med 64.1.

I denne sektor 64.1 af separatoren 24 adskilles den kombinerede strømning 50.4, 58.3 i en beriget understrømning 56.4 og en udtyndet understrømning 58.4. Den berigede understrømning 56.4 passerer gennem de sekundære afgange for elementerne 26 i sektoren 64.1 ind i rummet 32, hvorfra den via en strømningsforbindelse løber ind i den sekundære kanal 34.4 af afgangskanalen 34 og herfra videre 12 147763 til det efterfølgende modul i serieforbindelsen.

Den udtyndede strømning 58.4 passerer gennem afgangene 26.2 for elementerne 26 i den nævnte sektor 64.1 og ind i passagen 18 mellem understrømningerne 58.3. Strømningen 58.4 passerer et kort stykke langs den tykke del af passagen 18 og passerer dernæst ind i hovedafgangen 38, langs hvilken den forløber til det foregående modul i serieforbindelsen.

Det ses, at strømningen 58.4, der forløber ad afgangen 38, i det foregående modul i serieforbindelsen har samme funktion som den strømning 52, der indføres i apparatet 10 gennem tilgangen 36. Tilsvarende behandles strømninger 56.1-56.4, der som understrømninger forløber langs de sekundære kanaler 34.1-34.4 af kanalen 34, på samme måde som understrømningerne 50.1-50.4, der indføres i apparatet 10 gennem de sekundære kanaler 40.1-40.4 af kanalen 40, og disse strømninger 56.1-56.4 har samme funktion som understrømningerne 50.1-50.4.

Når den kombinerede strømning 50.1, 52, de kombinerede understrømninger 50.2, 58.1, de kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 og den kombinerede strømning 50.4, 58.3 passerer langs passagerne 16 og 18 i aksial retning ved siden af hinanden, vil de bevæge sig langs disse passager i hovedsagen uden nogen blanding, bortset fra en svag diffusion ved deres grænseflader. Der sker således i hovedsagen ingen blanding, når disse strømninger og understrømninger passerer gennem kompressoren 20. Det ses således, at de forskellige strømninger og understrømninger i apparatet 10 ' indføres i passagen 18 i den zone af denne passage, ved hvilken tilgangen 36, kanalen 40 og afbøjningspladerne 44 er beliggende, så at sammensætningen af den samlede strømning, der løber langs passagen 18, varierer på den ønskede måde hen over dens aksiale tværsnit på tværs af bevægelsesretningen for denne samlede strømning langs passagen. Der optræder i virkeligheden en sammensætningsændring i modstående langs omkredsen forløbende retninger fra hovedtilgangen 36 til hovedafgangen 38. Denne ændring af sammensætningen gælder isotopsammensætningen af gassen, der udtrykkes ved koncentrationen af den første eller den ønskede bestanddel. Da den samlede strømning, der forløber langs passagerne 18 og 16, bringes til at bevæge sig langs det nævnte kredsløb ved hjælp af kompressoren 20, vil variationen af sammensætningen hen over dens tværsnit forblive i hovedsagen uændret. Hver gang, den samlede strømning passerer gennem varmeveksleren 22, fjernes der var- 13 147753 me fra den, og hver gang den passerer henholdsvis gennem separatoren 24 og under kanalen 40, fjernes der materiale fra eller tilføjes materiale til den. Koncentrationen af den ønskede bestanddel vokser til stadighed i en langs omkredsen forløbende retning fra et minimum ved hovedafgangen 38 til et maksimum ved hovedtilgangen 36. Sammensætningen af den samlede strømning i passagerne 18 og 16 varierer således i en langs omkredsen forløbende retning, idet minimumspunktet er beliggende diametralt over for maksimumspunktet med hensyn til isotopsammensætningen af gassen.

Umiddelbart neden for afbøjningspladerne ved 44 og strømningsforbindelserne 42, regnet i strømningsretningen, ses det, at sammensætningsvariationen af den samlede strømning, der passerer langs passagen 18, vil være i nogen grad trinvis, idet der optræder trinvise sammensætningsforskelle mellem den kombinerede strømning 50.1, 52 og de kombinerede understrømninger 50.2, 58.1, mellem de kombinerede understrømninger 50.2, 58.1 og de kombinerede understrømninger 50.3, 58.2, samt mellem de kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 og den kombinerede strømning 50.4, 58.3. Den trinvise karakter af denne variation vil falde, når der sker en blanding på grund af diffusion ved grænsefladerne mellem strømningerne og understrømningerne, når disse passerer langs passagen 18 og passagen 16. Den trinvise karakter vil være kraftigst mellem strømningen 52 og understrømningerne 58.1, men vil falde mellem op til hinanden stødende strømninger i en langs omkredsen forløbende retning således, at den trinvise sammensætningsforskel mellem strømningen 58.4 og understrømningerne 58.3 vil være mindst udtalt. Tilføjelserne af strømningerne 50.1-50.4 via kanalen 40 er tilbøjelige til at forsinke ophøret af de trinvise forskelle.

Når de nævnte strømninger og understrømninger passerer langs kredsløbet fra tilgangen 36 til afgangen 38, vil variationen således blive mindre trinvis og vil være tilbøjelig til at nærme sig en kontinuerlig variation fra minimumspunktet til maksimumspunktet. Når den samlede ^strømning passerer gennem kompressoren 20, drejes den i drejningsretningen for kompressorbladene 20.2, men minimums- og maksimumspunktet vil stadig forblive diametralt over for hinanden, og sammensætningsvariationen af strømningen vil forblive i hovedsagen uændret.

Når den samlede strømning passerer gennem kompressoren 20 i passagen 16, komprimeres den. Når den passerer gennem varmeveksleren 22 ændres dens temperatur, og når den passerer gennem elementerne 26, fjernes der fluidum fra den ved hjælp af elementerne for at 147753 14 danne de berigede strømninger 56.1-56.4. De udtyndede strømninger og understrømninger 58.1-58.4, der passerer ud af de forskellige sektorer af separatoren 24 og ind i passagen 18, har således isotop-sammensætninger, der er forskellige fra isotopsammensætningerne af de forskellige kombinerede strømninger og understrømninger, der indføres i de samme sektorer af separatoren 24 fra passagen 16. Den samlede strømning, der passerer gennem separatoren ind i passagen 18, kan således siges at få sin sammensætning ændret med hensyn til koncentrationen af den ønskede bestanddel, idet der fjernes fluidum herfra, når den passerer gennem separatoren 24. Endvidere ses det, at der tilføjes fluidum til den samlede :strømning, der forløber langs passagen 18, via tilgangen 36 og kanalen 40, mens der fjernes fluidum fra passagen 18 via hovedafgangen 38.

Fluidumstrømmen langs passagen 18 afbøjes af afbøjningspladerne ved 44 i passagen 18. Når den samlede strømning passerer hen over afbøjningspladerne ved 44, opretholdes variationen af dens isotopsammensætning hen over dens overflade, samtidig med at der fjernes og tilføjes fluidum via kanalerne henholdsvis 38 og 36. Den samlede strømning, der løber langs passagerne, ændrer strømningsretning ved begge ender af apparatet 10, hvor den passerer fra passagen 18 ind i passagen 16, og hvor den passerer fra passagen 16 ind i passagen 18. Den følger således et kredsløb.

Fluidumstrømmen langs kredsløbet kan siges at begynde gennem hovedtilgangen 36, idet strømmen forøges via strømningsforbindelsen 42 fra den sekundære kanal 40.1. Den kombinerede strømning 50.1, 52 bevæger sig langs kredsløbet til separatoren 24, hvor den udtyndes ved hjælp af elementerne 26. Den resterende del af denne strømning, dvs. den udtyndede strømning 58.1, fortsætter med at løbe langs kredsløbet, indtil den når afbøjningspladerne ved 44. Den afbøjes dernæst i to dele, dvs. i understrømningerne 58.1, som fortsætter med at løbe rundt i kredsløbet . De får tilføjelser fra kanalen 40.2 via strømningsforbindelserne ved 42, og de kombinerede understrømninger 58.1, 50.2 løber påny langs kredsløbet til separatoren 24, hvor de udtyndes yderligere. De udtyndede understrømninger 58.2 følger en tilsvarende cyclus rundt i kredsløbet, idet de får tilføjelser ved strømningsforbindelserne 42 i form af strømningen 50.3 fra den sekundære kanal 40.3. De kombinerede understrømninger 50.3, 58.2 strømmer dernæst til separatoren 24, hvor de yderligere udtyndes til tilvejebringelse af den udtyndede strømning 58.3. Strømningen 58.3 15 147753 får en tilføjelse via strømningsforbindelsen ved 42 i form af strømningen 50.4 fra den sekundære kanal 40.4. Den kombinerede strømning 50.4, 58.3 udfører et sidste kredsløb i apparatet til separatoren 24, hvor den udtyndes endeligt. Den udtyndede strømning 58.4 passerer dernæst ud af hovedafgangen 38. Af det ovenfor anførte ses det, at den strømning 52, der indføres gennem hovedtilgangen 36, udfører et kredsløb i apparatet 10 gennem sektorerne 54, 54.1, hvorefter den opdeles i to strømninger. Disse strømninger følger skruelinieformede baner rundt langs det kredsløb, som dannes af passagerne 18 og 16, idet banerne forløber rundt langs omkredsen i modsatte retninger bort fra hinanden og i rækkefølge passerer gennem par af sektorer henholdsvis 60, 60.1 og 62, 62.1. Dette fremgår tydeligst af fig. 3. Banerne forløber bort fra hinanden, indtil de til slut konvergerer og samles til en enkelt bane i sektorerne 64, 64.1, inden de løber ud af hovedafgangen 38. Banerne i den nævnte omkredsretning er af en sådan art, at akslerne for deres skruelinier forløber i modsatte retninger langs to halvdele af en cirkel efter pile 65 i fig. 3A fra tilgangen 36 til afgangen 38.

Det ses, at den samlede strømning, der ved tilgangen til passagen 16 ved kompressoren 20 løber ind i passagen 16, kan betragtes som et antal forskellige i passagen 16 indløbende strømninger af fluidum, som har forskellige sammensætninger. De bevæges langs passagen ved hjælp af kompressoren 20 og separeres fysisk fra hinanden i separatoren 24. De kan siges at genindføres i kredsløbet, når de i udtyndet form passerer ud af separatoren 24 og ind i passagen 18. Strømningen 58.4 separeres til slut fysisk fra de øvrige strømninger 58.1, 58.2 og 58.3 på det sted, hvor den fjernes fra kredsløbet via afgangen 38.

Idet der igen henvises til fig. 1A, som sammenlignes med fig. 2 og 3, ses følgende sammenhæng.

Modulet, hvorpå et eksempel er angivet ved apparatet 10 i fig. 1, kan bl.a. optage fire trin 2, dvs. den ene af de grupper 9, som er vist i fig. 1A; trinnene 2 en gruppe 9 i fig. 1A er vist i fig. 2 og 3 i form af sektorsættene henholdsvis 54, 54.i; 60, 60.1; 62, 62.1’, og 64, 64.1; de berigede strømninger 7 i fig. 1A kan betragtes som de berigede understrømninger 50.1-50.4 i fig. 2 og 3; de udtyndede strømninger 8 i fig. 1A kan betragtes som de udtyndede understrømninger 58.1-58.4 i fig. 2 og 3; og 147753 16 i trinnene 2 svarer kompressorerne 5 i fig. 1A til kompressoren 20 i fig. 1-3, mens varmevekslerne 4 i fig. 1A svarer til varmeveksleren 22 i fig. 1-3. Modulet 10 i fig. 1-3 indeholder, når det benyttes som vist i fig. 2 og 3, en gruppe 9 af trin 2, se fig. 1A. En enkelt kompressor 20 og varmeveksler 22, se fig. 1, anvendes således i stedet for fire kompressorer 5 og fire varmevekslere 4 for en gruppe 9 i fig. 1A. Desuden anvendes et enkelt aggregat af elementer 26 i form af separatoren 24 i stedet for de fire særskilte separatorer 3 i fig. ΙΑ. I denne forbindelse bemærkes det, at der for at opnå overensstemmelse mellem fig. 1A og fig. 1, 2 og 3 tænkes anvendt elementet 26 i alle modulerne 10 i kaskadearrangementet, hvilke elementer 26 har en deleværdi på 1/5 med hensyn til den behandlede gas.

Ved de i fig. 1, 2 og 3 viste arrangementer kan strømningen 52 med de forskellige tilføjelser hertil og bortledninger herfra betragtes som udførende fire passager gennem apparatet gennem sektorerne henholdsvis 54, 54.1J 60, 60.1;'62, 62.1; og 64, 64.1.

I fig. 4 betegner 66 som helhed et strømdiagram for et apparat svarende til det i fig. 1 viste, men indrettet til en mindre cirkulationsgrad end det i fig. 1 viste apparat. I fig. 5 betegner 68 som helhfed illustrationer svarende til de i fig. 3A-3H viste for et apparat med det i fig. 4 viste strømdiagram.

En beriget strømning 70 fra det næstsidste foregående modul i serieforbindelsen indføres i det i fig. 4 viste apparat i form af to understrømninger 70.1 og 70.2 gennem kanalen 40, der har to sekundære kanaler 40.1 og 40.2. Der findes således to strømningsforbindelser ved 42, nemlig én for kanalen 40.1 neden for tilgangen 36, regnet i strømningsretningen, og en anden for kanalen 40.2 ved en diametralt modstående position ind i passagen 18 neden for afgangen 38, regnet i strømningsretningen. En udtyndet strømning fra det efterfølgende modul i serieforbindelsen indføres i form af en strømning 72 gennem tilgangen 36. Strømningen 72 udfører to passager gennem apparatet i stedet for de fire passager i fig. 2. Den første passage forløber gennem en sektor 74 af kompressoren 20 og sektorer 74.1 af varmeveksleren 22 og separatoren 24. Strømningen 72 kombineres forud for den nævnte passage gennem sektorerne 74 og 74.1 med 147753 17 understrømningen 70.1 fra den sekundære kanal 40.1. Efter, at den kombinerede strømning 70.1, 72 passerer gennem separatoren 24 og som omtalt i det følgende danner en udtyndet strømning 78.1, afbøjes den én gang ved 44 ved hjælp af afbøjnihgspladerne til den diametralt modstående side af passagen 18.

Den kombinerede strømning 70.1, 72 i sektoren 74.1 af separatoren 24 opdeles i en beriget strømning 76.1, der passerer til det modul, som følger to pladser efter det pågældende modul i serieforbindelsen, via den sekundære kanale 34.1 af afgangskanalen 34 sammen med en udtyndet strømning 78.1. I elementerne 26 i sektoren 74.1 og i sektoren 80.1, der omtales i det følgende, optræder der en dele-værdi på 1/5 med hensyn til de behandlede gas. Kanalen 34 omfatter to sekundære kanaler 34.1 og 34.2, der fører til det modul, som følger to pladser efter det pågældende modul i serieforbindelsen. Den ud-tyndede strømning 78.1 afbøjes som nævnt ovenfor ved passagen hen over afbøjningspladerne ved 44 til en diametralt modstående position i passagen 18. Denne strømning 78.1 tilføjes til understrømningen 70.2 fra den sekundære kanal 40.2 og udfører en anden passage langs kredsløbet gennem kompressoren 20, varmeveksleren 22 og separatoren 24. Den passerer gennem sektoren 80 af kompressoren 20 og sektorerne 80.1 i varmeveksleren 22 og separatoren 24. I sektoren 80.1 af separatoren 24 sker der en isotop separering i en beriget strømning 76.2, som passerer ud gennem den sekundære kanal 34.2, og en udtyndet strømning 78.2. Den udtyndede 78.2 passerer via afgangen 38 til det foregående modul i serieforbindelsen, og den berigede strømning 76.2 passerer til det modul, som ligger to pladser efter det pågældende modul i serieforbindelsen. Sektorerne 70, 70.4 og 80.1 udgør således sektorer på i hovedsagen 180°, mens sektorerne 54, 54.1 og 64, 64.1 i det i fig. 2 og 3 illustrerede tilfælles udgør sektorer på 90°, og sektorerne 60, 60.1 og 62, 62.1 udgør sektorer på 45°.

I fig. 6 betegner 82 som helhed et strømdiagram for et apparat svarende til det i fig. 1 viste, men indrettet til en større cirkulationsgrad end apparatet 10 i fig. 1. I fig. 7 betegner 84 som helhed illustrationer svarende til de i fig. 3A-3H viste i tilfælde af det i fig. 6 viste strømdiagram.

147753 18

Opbygningen og virkemåden af det apparat 10, der repræsenteres af strømdiagrammerne i fig. 6 og 7, svarer i princippet til opbygningen og virkemåden for det i fig. 1, 2 og 3 viste apparat. Hovedforskellen består i, at afbøjningspladerne ved 44 er således indrettet, at en udtyndet strømning 86 fra det efterfølgende modul i serieforbindelsen udfører otte passager gennem kompressoren 20, varmeveksleren 22 og separatoren 24, inden den løber ud gennem hovedafgangen 38. Kanalen 40 har otte sekundære kanaler 40.1-40.8, og kanalen 34 har otte sekundære kanaler 34.1-34.8. De sekundære kanaler 40.1-40.4 af kanalen 40 fører fire strømninger 88.1-88.4 fra det foregående modul i serieforbindelsen, og de sekundære kanaler 34.1--34.4 af kanalen 34 fører fire berigede strømninger til det efterfølgende modul i serieforbindelsen. De sekundære kanaler 34.5-34.8 af kanalen 34 er forbundet direkte med de sekundære kanaler 40.5-40.8 af kanalen 40. Denne forbindelse er vist skematisk i fig. 1 ved hjælp af punkterede linier 89.

Strømforløbet er følgende: (a) Strømningen 86 indføres i passagen 18 gennem tilgangen 36. Strømningen 86 får en tilføjelse i form af en strømning 90.1 fra den skundære kanal 40.5 af kanalen 40. Strømningen 90.1 har i hovedsagen samme isotopsammensætning som strømningen 86. Den kombinerede strømning 86, 90.1 cirkulerer langs det kredsløb, der dannes af passagerne 18 og 16, i den retning, som er omtalt i forbindelse med fig. 1, 2 og 3, og indføres i kompressoren 20. Den passerer gennem en sektor 92 på 45° af kompressoren 20 og gennem to sektorer 92.1 på 45° for henholdsvis varmeveksleren 22 og separatoren 24.

Den kombinerede strømning 90.1, 86 i elementerne 26 i sektoren 92.1 af separatoren 24 opdeles i en beriget strømning 94.1, der passerer fra disse elementer 26 ind i rummet 32 og dernæst fra denne sektor 92.1 af rummet 32 via en strømningsforbindelse ind i den sekundære kanal 34.1; og en udtyndet strømning 96.1, som passerer fra hovedafgangene 26.2 for de nævnte elementer 26 ind i passagen 18.

(b) Den udtyndede strømning 96.1 opdeles i to understrømninger ved hjælp af afbøjningspladerne ved 44, hvilke strømninger forløber langs passagen 18 mod dennes snævre del 18.1 ved modstående sider af tilgangen 36 og strømningen 86. De nævnte understrømninger 96.1 passerer under kanalen 40, hvor de modtager dele af en strømning 90.2 fra den sekundære kanal 40.6 via strømningsforbindelserne 42. De kombinerede understrømninger 90.2, 96.1 cirkulerer langs kreds- 147753 19 løbet ved modstående sider af den kombinerede strømning 90.1, 86 og passerer gennem to sektorer 98 på 22 1/2° i kompressoren 20 og to sektorer 98.1 på 22 1/2° i henholdsvis varmeveksleren 22 og separatoren 24. Sektorerne 98 ligger ved modstående sider af sektoren 92, og sektorerne 98.1 ligger ved modstående sider af sektoren 92.1 i varmeveksleren 22 og separatoren 24. I elementerne 26 sker der i sektorerne 98.1 af separatoren 24 en isotop separering, og de nævnte kombinerede understrømninger 90.2, 96.1 deles i berigede understrømninger 94.2, der passerer fra de sekundære afgange for elementerne 26 ind i rummet 32 og dernæst gennem strømningsforbindelser fra sektorerne 98.1 af rummet ind i den sekundære kanal 34.2 af kanalen 34J og udtyndede understrømninger 96.2, der passerer fra hovedafgangene 26.2 for elementerne 26 ind i passagen 18.

(c) De udtyndede understrømninger 96.2 passerer langs passagen 18 ved modstående sider af den udtyndede strømning 96.1, indtil de når afbøjningspladerne ved 44, hvor de afbøjes således, at de passerer videre langs passagen 18 mod dennes snævre del 18.1 ved de sider af understrømningerne 96.1, som vender bort fra strømningen 86. På det sted, hvor understrømningerne 96.2 passerer under kanalen 40, modtager de via strømningsforbindelser 42 fra den sekundære kanal 40.7 dele af en strømning 90.3 med i hovedsagen samme isotopsammensætning. De kombinerede understrømninger 90.3, 96.2 passerer langs kredsløbet ved de sider af de kombinerede understrømninger 90.2, 96.1, som vender bort fra den kombinerede strømning 90.1, 86. Disse kombinerede understrømninger 90.3, 96.2 løber videre ind i sektorer 100 på 22 1/2° i kompressoren 20 ved de sider af sektorerne 98, som vender bort fra sektoren 92. De kombinerede understrømninger 96.2, 90.3 passerer dernæst gennem to sektorer 100.1 på 22 1/2° i henholdsvis varmeveksleren 22 og separatoren 24. Sektorerne 100.1 i varmeveksleren og separatoren ligger ved de sider af sektorerne 98.1, som vender bort fra sektoren 92.1. I elementerne 26 af sektorerne 100.1 for separatoren 24 sker der en isotop separering, og de nævnte kombinerede understrømninger 90.3, 96.2 opdeles i berigede understrømninger 94.3, der passerer fra de sekundære afgange for elementerne 26 ind i rummet 32 og dernæst gennem strømningsforbindelser fra sektorerne 100.1 af rummet 32 ind i den sekundære kanal 34.3 af kanalen 34; og udtyndede understrømninger 96.3, der passerer fra hovedaf- 147753 20 gangene 26.2 for elementerne 26 ind i passagen 18 ved de sider af understrømningerne 96.2, som vender bort fra strømningen 96.1.

(d) De udtyndede understrømninger 96.3 strømmer langs passagen 18 mod dennes snævre del 18.1 ved de sider af de udtyndede understrømninger 96.2, som vender bort fra den udtyndede strømning 96.1.

De udtyndede understrømninger 96.3 afbøjes af afbøjningspladerne ved 44 således, at de fortsætter med at strømme langs passagen 18 langs de udtyndede understrømninger 96.2. På det sted, hvor understrømningerne 96.3 passerer under kanalen 40, modtager de via strømningsforbindelser 42 fra den sekundære kanal 40.8 dele af en strømning 90.4 med i hovedsagen samme isotopsammensætning. De kombinerede understrømninger 90.4, 96.3 cirkulerer langs kredsløbet langs de sider af de kombinerede understrømninger 96.2, 90.3, som vender bort fra de kombinerede understrømninger 96.1, 92.2 og passerer gennem et par sektorer 102 på 22 1/2° i kompressoren 20 og to sektorer 102.1 på 22 1/2° i henholdsvis varmeveksleren 22 og separatoren 24. I elementerne 26 af sektorerne 102.1 i separatoren 24 sker der en isotop separering, og de nævnte kombinerede understrømninger 90.4, 96.3 opdeles i berigede understrømninger 94.4 og udtyndede understrømninger 96.4. De berigede understrømninger 94.4 passerer gennem de sekundære afgange for elementerne ind i rummet 32 og fra sektorerne 102.1 en af rummet 32 via strømningsforbindelser ind i den sekundære kanal 34.4 af kanalen 34. De udtyndede understrømninger 96.4 passerer ind i passagen 18 via hovedafgangene 26.2 for elementerne 26 ved de sider af de udtyndede understrømninger 96.3, som vender bort fra de udtyndede understrømninger 96.2. De udtyndede understrømninger 96.4 strømmer langs passagen 18 til afbøjningspladerne ved 44, hvor de afbøjes således, at de passerer videre langs passagen 18 ved de sider af de udtyndede understrømninger 96.3, som vender bort fra de udtyndede understrømninger 96.2.

(e) På det sted, hvor de udtyndede understrømninger 96.4 passerer under kanalen 40, modtager de via strømningsforbindelser 42 fra den sekundære kanal 40.1 af kanalen 40 dele af strømningen 88.1 med i hovedsagen samme isotopsammensætning fra det foregående modul i serieforbindelsen. De kombinerede understrømninger 96.4, 88.1 cirkulerer langs kredsløbet ved de sider af de kombinerede understrømninger 96.3, 90.4, som vender bort fra de kombinerede understrømninger 96.2, 90.3. De kombinerede understrømninger 96.4, 88.1 passerer gennem to sektorer 104 på 22 1/2° i kompressoren 20 langs med sektorerne 102. De passerer dernæst to sektorer 104.1 på 22 1/2° i varmeveks- 147753 21 leren 22 og ind i to sektorer 104.1 på 22 1/2° i separatoren 24.

I elementerne 26 af sektorerne 104.1 i separatoren 24 sker der en isotop separering, og de kombinerede understrømninger 96.4, 88.1 opdeles i berigede understrømninger 90.1 og udtyndede understrømninger 96.5. De berigede understrømninger 90.1 passerer fra de sekundære afgange for elementerne 26 ind i rummet 32 og dernæst fra sektorerne 104.1 af rummet 32 via strømningsforbindelser ind i den sekundære kanal 34.5 af kanalen 34. De udtyndede understrømninger 96.5 passerer fra hovedafgangene 26.2 for elementerne 26 ind i passagen 18 sammen med de udtyndede understrømninger 96.4 ved de sider af de udtyndede understrømninger 96.4, som vender bort fra de udtyndede understrømninger 96.3. De udtyndede understrømninger 96.5 passerer dernæst langs passagen 18 ved de sider af de udtyndede understrømninger 96.4, som vender bort fra de udtyndede understrømninger 96.3 til afbøjningspladerne ved 44. Ved afbøjningspladerne afbøjes de udtyndede understrømninger 96.5 således, at de fortsætter med at passere langs passagen 18 sammen med de udtyndede understrømninger 96.4.

(f) På det sted, hvor de udtyndede understrømninger 96.5 passerer under kanalen 40, modtager de via strømningsforbindelser 42 fra den sekundære kanal 40.2 dele af en strømning 88.2 fra det foregående modul i serieforbindelsen med i hovedsagen samme isotopsammensætning. De kombinerede understrømninger 96.5, 88.2 strømmer langs passagen 18 til kompressoren 20. De kombinerede understrømninger 88.2, 96.5 passerer gennem to sektorer 106 på 22 1/2° i kompressoren 20 langs sektorerne 104. De kombinerede understrømninger 96.5, 88.2 passerer dernæst langs passagen 16 gennem sektorer 106.1 på 22 1/2° i varmeveksleren 22 langs sektorerne 104.1 og dernæst ind i sektorer 106.1 på 22 1/2° i separatoren 24 langs med sektorerne 104.1. I elementerne 26 af sektorerne 106.1 en i separatoren 24 sker der en isotop separering, og de nævnte kombinerede understrømninger 96.5, 88.2 opdeles i to berigede understrømninger 90.2 og to udtyndede understrømninger 96.6. De berigede understrømninger 90.2 passerer gennem de sekundære afgange for elementerne 26 ind i rummet 32 og løber dernæst gennem strømningsforbindelser fra sektorerne 106.1 af rummet 32 ind i den sekundære kanal 34.6 af kanalen 34. De udtyndede understrømninger 96.6 passerer ind i passagen 18 og langs passagen 18 sammen med de udtyndede understrømninger 96.5 ved de sider heraf, som vender bort fra de udtyndede understrømninger 96.4. Ved afbøjningspladerne ved 44 afbøjes de udtyndede understrømninger 96.6 for at fort- 147753 22 sætte med at passere langs passagen 18 sammen med de udtyndede understrømninger 96.5.

(g) På det sted, hvor de udtyndede understrømninger 96.6 passerer under kanalen 40, modtager de via strømningsforbindelser 42 fra den sekundære kanal 40.3 dele af en strømning 88.3 af gas fra det foregående modul i serieforbindelsen med i hovedsagen samme isotopsammensætning. De kombinerede understrømninger 96.6, 88.3 pas-• serer langs passagen 18 til kompressoren 20. Disse kombinerede understrømninger 96.6, 88.3 passerer gennem to sektorer 108 på 22 1/2° af vingen 20 sammen med sektorerne 106. De kombinerede understrømninger 96.6, 88.3 passerer dernæst gennem to sektorer 108.1 på 22 1/2° af varmeveksleren 22 langs sektorerne 106.1 heraf og ind i to sektorer 108.1 på 22 1/2° af separatoren 24 langs dennes sektorer 106.1. I elementerne 26 af sektorerne 108.1 i separatoren 24 sker der en isotop separering, og de nævnte kombinerede understrømninger 96.6, 88.3 opdeles i to berigede understrømninger 90.3 og to udtyndede understrømninger 96.7. De berigede understrømninger 90.3 passerer fra de sekundære afgange for elementerne 26 ind i rummet 32 og dernæst gennem strømningsforbindelser fra de nævnte sektorer 108.1 af rummet 32 ind i den sekundære kanal 34.7 af kanalen 34.

De udtyndede understrømninger 96.7 passerer ind i og strømmer langs med passagen 18 sammen med de udtyndede understrømninger 96.6 ved de sider heraf, som vender bort fra de udtyndede understrømninger 96.5 til afbøjningspladerne ved 44. Afbøjningspladerne afbøjer de udtyndede understrømninger 96.7 således, at de fortsætter med at løbe langs passagen 18 sammen med de udtyndede understrømninger 96.6.

(h) På det sted, hvor understrømningerne 96.7 passerer under kanalen 40, modtager de via strømningsforbindelser 42 fra den sekundære kanal 40.4 dele af en strømning 88.4 fra det foregående modul i serieforbindelsen med i hovedsagen samme isotopsammensætning.

De kombinerede understrømninger 88.4, 96.7 strømmer dernæst langs passagen 18 mod kompressoren 20. Det ses, at de udtyndede understrømninger 96.7, når først de er passeret over afbøjningspladerne ved 44, kombineres til en enkelt udtyndet strømning, som strømmer langs passagen 18 sammen med og mellem de udtyndede understrømninger 96.6. Den kombinerede strømning 88.4, 96.7 passerer gennem en sektor 110 på 45° i kompressoren 20. Denne kombinerede understrøm 96.7, 88.4 passerer dernæst gennem en sektor 110.1 på 45° i varmeveksleren 22 og indføres i en sektor 110.1 på 45° i separatoren 24. Sektoren 110 23 147753 ligger mellem sektorerne 108, og sektorerne 110.1 ligger mellem sektorparrene 108.1 i henholdsvis varmeveksleren 22 og separatoren 24.

I elementerne 26 af sektoren 110.1 i separatoren 24 sker der en isotopisk separering, og den nævnte kombinerede strømning 96.7, 88.4 opdeles i en beriget strømning 90.4 og en udtyndet strømning 96.8.

Den berigede strømning 90.4 passerer gennem de sekundære afgange for elementerne 26 ind i rummet 32 og dernæst gennem en strømningsforbindelse fra sektoren 110.1 af rummet 32 ind i den sekundære kanal 34.8 af kanalen 34. Den udtyndede strømning 96.8 passerer fra hovedafgangene 26.2 for elementerne 26 i sektoren 110.1 af separatoren 24 ind i passagen 18 mellem de udtyndede understrømninger 96.7.

Den nævnte udtyndede understrømning 96.8 passerer langs en enkelt sektor af passagen 18 mellem de udtyndede understrømninger 96.7 og . passerer ud af hovedafgangen 38.

Det ses, at sektorparrene 98, 100, 102, 104, 106, 108 og sektorparrene 98.1, 100.1, 102.1, 104.1, 106.1 og 108.1 ligesom i fig. 2 og 4 for tydeligheds skyld i fig. 6 er vist som en enkelt sektor. De forskellige isotopsammensætninger af de strømninger, der forløber gennem apparatet svarende til strømdiagrammet 82, er således indrettet, at de berigede strømninger 90.1-90.4 har i hovedsagen samme isotopsammensætning som henholdsvis strømnigen 86 og de udtyndede strømninger 96.1-96.3. Forløbet af strømningerne 90.1-90.4 fra de sekundære kanaler 34.5-34.8 ind i de sekundære kanaler 40.5--40.8 danner en indre cirkulation i apparatet 82. De berigede strømninger 94.1-94.4 svarer til strømninger 88.1-88.4 og passerer videre til et efterfølgende modul i serieforbindelsen. Den udtyndede strømning 96.8 svarer til strømningen 86 og passerer videre til et foregående modul i serieforbindelsen.

Alle de elementer 26 i fig. 1, der er omtalt i forbindelse med fig. 4-7, har ligesom de i forbindelse med fig. 2 og 3 omtalte elementer en deleværdi på 1/5 med hensyn til den behandlede gas.

Sammenhængen mellem fig. 4 og 5 og fig. 1A er følgende: Modulet 10 i fig. 1 indeholder for fig. 4 og 5's vedkommende to trin 2, se fig. 1A, dvs. en gruppe på halvt så mange trin 2 som hver af grupperne 9 i fig. 1A eller en halv sådan gruppe 9‘, de to trin 2, se fig. 1A, der danner gruppen i fig. 4 og 5, er vist i fig. 4 og 5 som sektorsættene henholdsvis 74, 74.1", og 80, 80.i; fødestrømningerne 6 i fig. 1A kan betragtes som strømninger- 147753 24 ne 70.1/ 72; og 70.2, 78.1 i fig. 4 og 5; de berigede strømninger 7 i fig. 1A kan betragtes som de berigede understrømninger 76.1, 76.2 i fig. 4 og 5; og de udtyndede strømninger 8 i fig. 1A kan betragtes som de udtyndede understrømninger 78.1, 78.2 i '.fig. 4.

Under henvisning til fig. 1A ses det, at et modul 10 i det i fig. 4 og 5 viste tilfælde må modtage sine fødestrømninger 70.1, 70.2 fra det modul, som ligger to pladser forud for det pågældende modul i serieforbindelsen, mens dets berigede strømninger 76.1, 76.2 må passere videre til det modul, som ligger to pladser længere fremme i serieforbindelsen.

Sammenhængen mellem fig. 6 og 7 og fig. 1A er følgende: Modulet 10 i fig. 1 indeholder i det i fig. 6 og 7 viste tilfælde otte trin 2 af den i fig. 1A viste art, dvs., at det indeholder en gruppe på dobbelt så mange trin som en gruppe 9 eller to sådanne grupper af den i fig. 1A viste art; de otte trin 2, der danner gruppen i fig. 6 og 7, er i fig.

6 og 7 vist som sektorsættene 92, 92.1; 98, 98.i; 100, 100.1; 102, 102.i; 104, 104.i; 106, 106.1; 108, 108.1; og 110, 110.1» fødestrømningerne 6 i fig. 1A kan betragtes som strømningerne 86, 90.1; 96.1, 90.2; 96.2, 90.3; 96.3, 90.4;-96.4, 88.1; 96.5, 88.2; 96.6, 88.3; og 96.7, 88.4 i fig. 6 og 7; de berigede strømninger 7 i fig. 1A kan betragtes som de berigede understrømninger 94.1-94.4 og 90.1-90.4 i fig. 6 og 7; og de udtyndede strømninger 8 i fig. 1A kan betragtes som de udtyndede understrømninger 96.1-96.8 i fig. 6.

Ligesom det er tilfældet for fig. 2 og 3's vedkommende er der i fig. 1 og 4-7 i trinnene 2 modsvarighed mellem kompressorerne 5 (fig. 1A) og kompressoren 20 (fig. 1 og 4-7); og mellem varmevekslerne 4 (fig. 1A) og varmevekslerne 22 (fig. 1 og 4-7). Det i fig. 1 viste modul 10 indeholder, når det anvendes som vist i fig.

4 og 5 en halv gruppe 9 eller en gruppe med den halve størrelse af den nævnte gruppe 9 af trin 2, se fig. 1A. En enkelt kompressor 20 og varmeveksler 22, se fig. 1, anvendes således i stedet for to kompressorer 5 og to varmevekslere 4, se fig. 1A. På tilsvarende måde indeholder modulet 10, når det anvendes som vist i fig. 6 og 7, to grupper 9 eller en gruppe, der er dobbelt så stor som en gruppe 9 af trin 2, se fig. 1A. Den enkelte kompressor 20 og varmeveksler 22 erstatter således otte kompressorer 5 og otte varmevekslere 4 i 147753 25 fig. ΙΑ.

Under henvisning til henholdsvis fig. 4 og 5 og fig. 6 og 7 bemærkes det endvidere, at der kan anvendes en enkelt separator 24 i stedet for det i fig. 1A anvendte antal separatorer 3.

Opfindelsen er ovenfor beskrevet under særlig henvisning til et apparat til isotop separering af gasser. Apparatet 10 danner et modul i en kaskadeagtig serie af ens apparater. Et enkelt apparat 10 er vist i fig. 1, og modulerne 10 tænkes opretholdt i hovedsagen uændrede gennem hele kaskadearrangementet. I hvert modul er de samlede dimensioner og relative placeringer af husene 12 og 14, kompressoren 20, varmeveksleren 22, separatoren 24, rummet 32, tilgangen 36, afgangen 38 og kanalerne 34 og 40 således i hovedsagen uændrede. Efterhånden som man skrider frem langs serien af moduler i kaskadearrangementet fra kaskaden fødestrømning mod den endelige afgang for enten beriget strømning eller udtyndet strømning, vil strømningshastighederne i fremadgående og tilbagegående retning langs kaskaden imidlertid falde. Der kan således kræves adskillige sæt af moduler 10 til at behandle den samlede masse med de rigtige strømningshastigheder ved en gruppe 9 på fire trin i en blok nær ved kaskadens fødestrømning. I en midterposition i kaskaden kan et enkelt modul 10 være i stand til at behandle den samlede massestrøm af en gruppe 9 på fire trin, mens et enkelt modul 10 i nærheden af den endelige afgang for beriget eller udtyndet strømning fra kaskaden kan være i stand til at behandle mere end den samlede massestrøm for en gruppe 9 på fire trin.

Som vist i fig. 2 og 3 kan et modul indeholde en gruppe 9 på fire trin i en blok 1 af et kaskadearrangement, hvilken gruppe 9 modtager fire berigede strømninger (50.1-50.4) fra det foregående modul eller den foregående gruppe, og som modtager en enkelt udtyndet strømning (52) fra det efterfølgende modul eller den efterfølgende gruppe i serieforbindelsen. Dette viser et muligt midtermodul i kaskadearrangementet .

På den anden side viser fig. 4 og 5 strømdiagrammer for et modul 10, der modtager to berigede strømninger 70.1 og 70.2 fra det modul, som ligger to pladser forud for det pågældende modul, og en udtyndet strømning 72 fra det efterfølgende modul. Fig. 4 og 5 kan således gælde for et modul i nærheden af begyndelsen af kaskadearrangementet, hvor apparatet 10 er i stand til at behandle ca. halvdelen af den samlede massestrøm i en gruppe 9 på fire trin. Der kan således findes to sæt af apparater 10, som danner en gruppe 9, se fig. 1¾ 147753 26 af trin for at behandle den samlede massestrøm. De berigede strømninger, af hvilke der findes fire, fra den foregående gruppe af trin vil strømme ind i de nævnte to moduler 10, mens den udtyndede strømning, hvoraf der kun findes en enkelt, fra den efterfølgende gruppe 9 af trin vil strømme ind i det ene af de nævnte to moduler 10. Modulet 10 i fig. 1 indeholder således i forbindelse med fig. 1A, 4 og 5 en halv gruppe 9.

Fig. 6 og 7 viser strømdiagrammer for en position i nærheden af afslutningen af kaskadearrangementet. Apparatet 10 i fig. 1 kan i denne position være i stand til at behandle det dobbelte af den totale massestrøm. Apparatet 10 indeholder således for det til fig. 6 og 7 svarende tilfælde to grupper 9, se fig. 1A, i kaskadearrangementet. I virkeligheden indeholder sektorerne 92, 98, 100 og 102 sammen med sektorerne 92.1, 98.1, 100.1 og 102.1 en højere gruppe 9 i modulet 10, mens sektorerne 104, 106, 108 og 110 sammen med sektorerne 104.1, 106.1, 108.1 og 110.1 indeholder en lavere gruppe 9 i modulet 10. Den nævnte lavere gruppe modtager således fire berigede strømninger (88.1-88.4) fra den foregående gruppe af trin i kaskadearrangementet (i et andet modul 10) og en udtyndet strømning (96.4), der har form af to understrømninger fra den nævnte højere gruppe; og dens berigede afgangsstrømninger (90.1-90.4) passerer videre til den nævnte højere gruppe, mens den udtyndede afgangsstrømning 96.8 passerer videre til den nævnte foregående gruppe. På tilsvarende måde modtager den nævnte højere gruppe berigede strømninger (90.1-90.4) fra den nævnte lavere gruppe og en udtyndet strømning (86) fra den foregående gruppe (i et andet modul) i serieforbindelsen; og dens berigede afgangsstrømninger (94.1-94.4) passerer videre til den nævnte efterfølgende gruppe i serieforbindelsen, mens dens udtyndede afgangsstrømning (96.4) passerer videre til den nævnte lavere gruppe.

Når man går frem langs kaskadearrangementet fra dets føde-strømning til dets endelige berigede eller udtyndede afgangsstrømning, optræder derfor følgende forhold: (a) Ved og i nærheden af begyndelsen vil berigede strømninger, der bevæger sig fremad langs kaskadearrangementet, passere'fra et modul til et modul, som ligger to pladser længere fremme, idet hver gruppe 9 på fire trin 2 er optaget af lige så mange moduler 10, som der kræves til behandling af den samlede massestrøm, se fig. 4 og 5; 147753 27 (b) længere fremme langs kaskadearrangementet vil det antal moduler, der kræves til at optage en gruppe trin, falde, indtil der kun kræves et enkelt modul, se fig. 2 og 3, til behandling af den samlede massestrøm; og (c) ved enden af kaskadearrangementet kan to eller flere grupper optages af et enkelt modul 10, se fig. 6 og 7.

I fig. 8 og 9 er der vist et andet apparat til behandling af fluidum i overensstemmelse med opfindelsen. Med mindre andet er angivet, er der anvendt samme henvisningsbetegnelser i fig. 8 og 9 som i fig. 1.

10 Betegner således som helhed apparatet, der består af et indre hus 12 og et ydre hus 14 uden om det indre hus 12. Inde i det indre hus 12 findes der en i hovedsagen cylindrisk kerne 112, og det ydre hus 14 er omgivet af en cylindrisk beholder eller tank 114.

Huset 12 og kernen 112 ligger koaksialt og afgrænser mellem sig passagen 16, som er ringformet. Husene 12 og 14 afgrænser mellem sig passagen 18, der ligeledes er ringformet. De modstående ender af passagen 16 udmunder radialt i de modstående ender af passagen 18. Passagerne 16 og 18 danner således en endeløs passage eller et endeløst kredsløb, der har en indre, ringformet del, som dannes af passagen 16, og en ydre, ringformet del, inde i hvilken den indre del er anbragt, hvilken ydre del er dannet af passagen 18.

Aksialstrømningskompressoren 20 er anbragt i passagen 16 ved den ene ende 114.1 af tanken 114. Kompressoren 20 har en aksel 20.1 og blade 20.2. Akslen 20.1 ligger koaksialt med passagerne 16 og 18 og rager indad fra det ydre af tanken 114 ved den nævnte ende 114.1.

Det perforerede varmevekslerelement 22 er anbragt i passagen 18 ved den modsatte ende 114.2 af tanken 114, hvor passagen 16 udmunder radialt i passagen 18. Varmeveksleren 22 er ringformet.

Separatoren 24 er ligeledes ringformet og er anbragt i passagen 18, hvor den rager udad fra varmeveksleren 22 mod enden 114.1 af tanken, idet den er keglestubformet og indsnævres i retning mod varmeveksleren 22. I separatoren 24 er der anbragt gasisotop-separa-torelementer 26 svarende til elementerne 26 i fig. 1.

147753 28

Den del af passagen 18, der er betegnet med 18.1, mellem varmeveksleren 22 og separatoren 24 er beliggende radialt uden for separatoren 24 mellem separatoren Og huset 14. Den del af passagen 18, der er betegnet 18.2, ved den side af separatoren 24, som ligger modsat varmeveksleren 22, er beliggende radialt inden for separatoren 24 mellem separatoren 24 og huset 12.

Separatoren 24's elementer 26 står med deres tilgange 26.1 i forbindelse med passagen 18 og fører gennem skillevæggen 28 ind i delen 18.1 af passagen 18. Hovedafgangene 26.2 for separatorelementerne 26 står via skillevæggen 30 i forbindelse med den del 18.2 af passagen 18, som ligger mellem separatoren 24 og huset 12.

Tilgangskanalen 34 for rummet 32, der afgrænser separatoren 24, har form af et ringformet rum, der strækker sig rundt om huset 14 ved enden 114.1 af tanken 114. De sekundære afgange for gassepa-ratorelementerne udmunder i kanalen 34. Kanalen 34 har 12 med ensartede indbyrdes afstanden langs omkredsen fordelte, radialt udad ragende afgange 116.

Hovedtilgangen 36 løber ind i passagen 18 ved enden 114.1 af tanken 114 aksialt uden for ringen af afgange 116. Diametralt overfor tilgangen 36 findes hovedafgangen 38, der ligelede står i forbindelse med passagen 18.

Den yderligere tilgangskanal 40 er ringformet og strækker sig rundt om akselen 20.1 for kompressoren 20 aksialt uden for kompressoren 20. Kanalen 40 er afgrænset af en rørstuds 118, der rager koaksialt udad fra enden 114.1 af tanken 114. Rørstudsen 118 er boltet til den nævnte ende af tanken 114 og er forsynet med et endedæksel 118.1, hvorfra akslen 20.1 rager aksialt udad, mens der er anbragt tætningsorganer 118.2 ved det nævnte endedæksel 118.1.

Der findes lejer 120 for akslen 20.1 henholdsvis i rørstudsen 118 og i et monteringsorgan 122, som er anbragt ved enden af kernen 112 i nærheden af kompressoren 20.

En aksialstrømningskompressor 124 med blade 124.1, der er monteret på akslen 20.1, er anbragt i kanalen 40. Kanalen 40 har 12 tilgange 126, der er anbragt med ensartede indbyrdes afstande rundt langs omkredsen og består af passager i rørstudsen 118, hvilke passager 126 udmunder radialt udad. Kanalen 40 udmunder aksialt i passagen 16 på det sted, hvor passagen 18 står i radial forbindelse med passagen 16 ved enden 114.1 af tanken 114.

147753 29

Den ende af kernen 112, der ligger ved enden 114.2 af tanken 114, er forbundet med et mandehuldæksel 128 ved hjælp af en bælg 130, som muliggør udvidelse og sammentrækning. Ved afgangen fra kompressoren 20 findes der et diffusionsapparat 131.

Idet der navnlig henvises til fig. 1, bemærkes det, at passagen 16, varmeveksleren 22, separatoren 24 og passagen 18 er opdelt i aksialt forløbende rum ved hjælp af flere radiale, aksialt forløbende, rundt langs omkredsen med indbyrdes afstande anbragte skillevægge 132. Der er vist 48 skillevægge 132, idet antallet 48 er et passende antal i et typisk tilfælde ved brug af en separator 24 med en skilleværdi i området ved ca. 1/20.

På skillevæggene er der anbragt afbøjningsorganer, som er indrettet til at afbøje fluidum, der passerer langs det kredsløb, som dannes af passagerne 16 og 18, i omkredsretningen i forhold til disse passagerer. Afbøjningsorganerne er anbragt i passagen 18 ved 134. Som eksempel er afbøjningsorganerne ved den skematiske illustration i fig. 10 vist i form af brud 138 på skillevæggene 132 på det sted, hvor afbøjningspladerne 140, der danner en del af de nævnte skillevægge 132, forløber skråt langs omkredsen i forhold til de øvrige dele af de nævnte skillevægge, hvorved strømmen fra et rum mellem et par skillevægge 32 kan forløbe til et andet rum mellem et andet par af skillevæggene 132.

Virkemåden for det i fig. 8 og 9 viste modul 10 er i hovedsagen den samme som virkemåden for modulet i fig. 1. Den berigede strømning fra det eller de foregående moduler i serieforbindelsen og/eller gas, der er recirkuleret fra afgangene 116, passerer langs kanalen 40 i form af en i 12 understrømninger opdelt strømning, som indføres i kanalen 40 via tilgangene 26. Denne berigede strømning passerer gennem kompressoren 124 og indføres i passagen 16 ovenfor kompressoren 20, regnet i strømningsretningen.

Den udtyndede strømning fra det efterfølgende modul 10 i serieforbindelsen indføres i passagen 18 via hovedtilgangen 36.

Denne udtyndede strømning passerer radialt indad i passagen 18 og derfra ind i passagen 16 og videre ind i kompressoren 20. Denne udtyndede strømning fra det efterfølgende modul passerer aksialt langs passagen 16 til enden af passagen ved enden 114.2 af huset 114, idet den optager en tilsvarende sektor af passagen 16. Den passerer gennem varmeveksleren 22 ind i delen 18.1 af passagen 18 og herfra ind i separatoren 24, hvorfra den udtyndede del heraf passerer ind i delen 18.2 af passagen 18 i retning af de viste pile, mens den berige- 147753 30 de del heraf passerer ind i kanalen 34.

Det ses, at den sektor, som optages af den udtyndede strømning fra det efterfølgende modul, hvilken strømning indføres gennem hovedtilgangen 36, kan dannes af flere rum mellem skillevæggene 132. Ved afbøjningspladerne 140-134 i passagen 18 opdeles denne udtyndede strømning i to dele, der fortsætter med at strømme langs kredsløbet i deres tilhørende sektorer ved de modstående sider af den første sektor, som blev opdaget af den udtyndede strømning, der blev indført gennem hovedtilgangen 36. I denne forbindelse bemærkes det, at skillevæggene 132 ikke ligger parallelt med polaraksen for modulet 10 langs hele deres længde. De er formet således, at de hælder i forhold til denne akse, hvorved de rum, der dannes mellem skillevæggene, udtømmes i den eller de passende sektorer af kompressoren 20. Dette arrangement af skillevæggene tjener til at kompensere for den af kompressoren forårsagede samlede drejning af gasstrømningen omkring den nævnte akse, når gasstrømningen passerer gennem kompressoren. De to dele af den udtyndede strømning fortsætter med at strømme langs deres skruelinieformede baner i modstående retninger rundt langs omkredsen af modulet 10, som det er omtalt i forbindelse med fig. 1, indtil de til slut bringes sammen og løber ud fra hovedafgangen 38 i form af den udtyndede strømning fra modulet 10, hvilken strømning passerer videre til det foregående modul i serieforbindelsen.

Ved en sammenligning mellem fig. 8 og 9 og fig. 10 ses det, at tilgangene 126 til kanalen 40 svarer til de sekundære kanaler 40.1--40.4 i fig. 1, og at afgangene 116 fra afgangskanalen 34 svarer til de sekundære kanaler 34.1-34.4 i fig. 1. De dele af den berigede strømning fra det foregående modul, der indføres i kanalen 40 via tilgangene 126, er således indrettet, at de afgives af kompressoren 124 ind i tilgangen for kompressoren 20 på steder, hvor deres isotopsammensætning er den samme som istopsammensætningen af strømmen fra kanalen 16 ind i tilgangen for kompressoren 20.

Det ses således, at det i fig. 1 viste modul også kan forsynes med skillevægge svarende til skillevæggene 132, der er vist i fig. 8 og 9. Skillevæggene opdeler kredsløbet i et antal rum, der strækker sig langs kredsløbet. Disse rum kan eventuelt svare til de sektorer, som i kredsløbet optages af de forskellige strømninger og kombinerede strømninger, der løber langs kredsløbet.

147753 31

Anvendelsen af skillevæggene 132 formindsker blandingen som følge af diffusion eller turbulens ved grænsefladerne mellem de nævnte strømninger, når disse løber langs kredsløbet. Jo flere skillevægge 132 der findes, desto mindre blanding vil der ske. I almindelighed anvendes der derfor så mange skillevægge som muligt, idet det samlede antal begrænses af praktiske konstruktionsovervejelser og af økonomiske betragtninger.

Jo større koncentrationsgradienten er i omkredsretningen for det kredsløb, som dannes af passagerne 16 og 18, desto vigtigere er skillevæggene 132 i almindelighed, idet disse skillevægge som omtalt ovenfor tjener til at hindre en blanding og at hindre en udjævning af koncentrationsforskellene. Ved et modul, der kun omfatter nogle få trin, f.eks. to trin, som det er vist i fig^ 5, er det således, skønt det er ønskeligt, ikke nødvendigt at anvende skillevægge. Ved moduler, der omfatter et større antal trin, f.eks. 10 trin, hvilket er sædvanligt ved skilleværdier på 1/10 eller mindre, bliver skillevæggene vigtigere.

I det i fig. 1 viste tilfælde, hvor der ikke findes skillevægge, kan varmeveksleren 22 og den indsnævrede del af passagen 16 fortrinsvis være forsynet med en centralt anbragt, aksialt forløbende, cylindrisk kerne 112, der er vist med punkterede linier, og som strækker sig fra akslen 20.1 til rummet 32, hvilken kerne svarer til den i fig. 8 og 9 viste kerne 112. Denne kerne er tilbøjelig til at ændre en blanding af strømninger, som forløber langs passagen 16, med strømninger ved diametralt modstående positioner.

Ved de i forbindelse med fig. 1-7 beskrene eksempler er der anvendt elementer 26 med en skilleværdi på 1/5, hvori de berigede og udtyndede strømninger havde samme tryk. I tilfælde, hvor hvert trin 2, se fig. 1A, har en beriget strømning 7 med et andet tryk end dets udtyndede strømning, kan den strømning, der har det laveste tryk, føres gennem en ekstra kompressor, inden den tilføjes til de øvrige strømninger for at udligne trykforskelle mellem strømningerne, hvorefter de passerer gennem den fælles kompressor 20 og varmeveksleren 22, se fig. 1. Eksempelvis kan der være anbragt en ekstra kompressor i kanalen 40 i fig. 1, når strømningerne 50, se fig. 2 har lavere tryk end strømninger 52 og 58. Der kunne også anbringes en ekstra kompressor i delen 16.2 af passagen 16, når de nævnte strømninger 50 har et højere tryk end strømningerne 52 og 58. I det i fig. 8 og 9 viste tilfælde er den ekstra kompressor vist ved 124 under omstændigheder svarende til det tilfælde, hvor strømningerne 50 har et lavere 147753 32 tryk end strømningerne 52 og 58.

Desuden ses det, at modulet 10 ikke behøver at anvendes til at optage et helt antal grupper af trin eller en eller flere grupper indeholdende et helt antal trin. Modulet kan således anvendes til at optage et vilkårligt antal grupper eller dele heraf, omfattende et vilkårligt antal trin eller dele heraf. Der tilvejebringes passende strømningsforbindelser efter behov. Fremgangsmåden og apparatet er således ikke begrænset til bestemte skilleværdier på f.eks. 1/3, 1/4 eller 1/5, idet der kan anvendes en vilkårlig ønsket skilleværdi ned til 1/20 eller mindre.

Det bemærkes også, at afbøjningspladerne ikke nødvendigvis behøver at afbøje strømmen fra et givet rum ind i det tilstødende eller et andet bestemt rum. I praksis kan afbøjningspladerne af-bøje strømmen fra et riam i vilkårlig grad, så at afbøjningen er tilstrækkelig til at bøje strømmen ind i den tilstødende sektor, idet det erindres, at sektorerne ikke behøver at svare til rummene mellem skillevæggene 132. Afbøjningsgraden for afbøjningspladerne er i virkeligheden afhængig af betragtninger vedrørende massestrøm-balance i modulet 10, dvs. afhængig af størrelserne af de udtyndede strømninger, der forløber mellem modulerne.

Opfindelsen medfører den yderligere fordel, der består i muligheden for standardisering af modulerne. Ved isotop separering kan der endvidere være behov for komprimering (passage af strømningen gennem en kompressor med henblik på bevægelse af strømningen) og varmeveksling (f.eks. afkøling af strømningen efter komprimering), når strømningen er passeret gennem isotop separatorelementer. En yderligere fordel ved opfindelsen består således i, at hvert modul 10 har en enkelt kompressor 20 og en enkelt varmeveksler 22 til intern cirkulation uden hensyn til antallet af særskilte strømninger af gas, der forløber fremad eller bagud langs kaskadearrangementet og passerer gennem modulet. Når det er nødvendigt, kan hvert modul også være forsynet med kun en enkelt kompressor 124 til udligning af trykkene mellem berigede strømninger, der indføres i modulet, og internt cirkulerende strømninger. Anvendelsen af et stort antal kompressorer og varmevekslere (i det mindste én for hvert trin af den i fig. 1A viste art) undgås således, og anvendelsen af et forholdsvis lille antal ens kompressorer og varmevekslere bliver mulig. Når der anvendes skillevægge, er de eneste dele af kredsløbet i modulet, hvor de forskellige strømninger og understrømninger vil være i berøring med hinanden, det stykke af kredsløbet, som optages af kompressoren 20, 147753 33 og det stykke af kredsløbet, hvor afbøjningspladerne 140 er beliggende. I det i fig. 8 og 9 viste tilfælde vil der også optræde indbyrdes kontakt på det sted, hvor kompressoren 124 er anbragt, med hensyn til de berigede strømninger fra det foregående modul. Skillevæggene 132 tjener således til at formindske blandingen af nabostrømninger og -understrømninger, samtidig med at de fordele, der består i kun at anvende en enkelt kompressor 20, en enkelt kompressor 124, hvor dette er nødvendigt, en enkelt varmeveksler 22 og en enkelt separator 24 for hvert modul 10, bibeholdes.

Anvendelsen af fremgangsmåden og modulet ifølge opfindelsen ved skilleværdier i området ved 1/20 ved berigelse af uranhexafluorid 235 (UFg) med hensyn til U fører formentlig til en formindskelse af anlægsomkostningerne af størrelsesordenen mindst 20% og muligvis op til 50% eller mere. En formindskelse af effektiviteten som følge af blanding ved diffusion på de steder, hvor gasstrømningerne og understrømningerne er i indbyrdes kontakt, er formentlig på under 10% i sammenligning med konventionelle kaskadearrangementer, og omkostningerne til ekstra moduler for at kompensere for denne effektivitetsformindskelse bliver mere end opvejet af de besparelser, som skyldes anvendelse af standardiserede og forholdsvis store moduler.

Claims (16)

147753 Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til separering af gasblandinger, især isotopblandinger, ved hvilken gas ledes gennem en kaskade af flere trin, som hvert indeholder en separator, kendetegnet ved, at gasserne, som strømmer ud fra separatorerne (26) fra flere trin i kaskaden ledes til en enkelt kompressor (20), idet i det mindste gasserne, som udtages fra nogle separatorer (26) har forskellig sammensætning, at gasserne sammenfattes til en eneste gasstrømning, hvis sammensætning på i og for sig kendt måde over et tværsnit af strømningen varierer fra et minimum med hensyn til koncentration af en af de separerede gasser til et maksimum af denne koncentration, at gasstrømningerne ledes gennem kompressoren (20) på en sådan måde at forskellene i gasstrømningens sammensætning forbliver uændret, og at gasstrømningen opdeles i flere delstrømme, hvoraf i det mindste nogle har indbyrdes forskellige sammensætninger, og disse delstrømme ledes gennem kaskadens øvrige trin.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sammenfatningen af gasserne til dannelse af den eneste gasstrømning sker således, at sammensætningen i omkredsretningen er forskellig, således at der foreligger en koncentrationsgradient langs en linie, som strækker sig parallelt med omkredsen af strømningen i tværsnitsplanet, idet koncentrationsminimum og maksimum ligger i afstand fra hinanden i omkredsretningen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at sammenfatninger af gasserne under dannelse af en ringformet gasstrømning udføres således, at koncentrationens minimum og maksimum ligger diametralt over for hinanden.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3,kendetegnet ved, at gasstrømningen ved anvendelse af en kompressor (20) med et aksialløbehjul med et antal i omkredsretningen med indbyrdes afstand anbragte skovle (20.2) bevæges over skovlene i kompressoraksens (20.1) retning.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at gassens temperatur i strømningen ændres efter sammenfatningen af gasserne og før opdelingen af gasstrømningen i delstrømme. 35 147753

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at temperaturændringen i gasstrømningen sker ved at lede gassen gennem et porøst varmevekslerelement (22).

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at gasstrømningen ledes gennem en passage (16) , som i det mindste danner en del af et endeløst kredsløb, i hvilket i det mindste en del af gasstrømningen gennemløber kredsløbet mere end én gang.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at gasstrømningen i kredsløbet følger en eller flere forskellige, skruelinieformede baner, idet aksen for hver af banerne ligger på tværs af strømningens bevægelsesretning gennem passagen (16), og hver komplet vinding af den skruelinieforede bane strækker sig over hele kredsløbets længde.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at gasstrømningen ledes langs to skruelinieformede baner, som strækker sig rundt i modsatte omløbsretninger i forhold til passagens (16) omkreds fra det nævnte minimum til det nævnte maksimum, hvorhos omkredsen dannes ved et snit i kanalen, som ligger på tværs af strømningsretningen, og hver bane strækker sig mere end én gang rundt i kredsløbet.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at i det mindste en del af gasstrømningen i passagen (16) afgrenes for at fremme strømningen af gassen langs de skruelinieformede baner.

11. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-10 og med en kaskade af flere trin, som hvert indeholder en separator, kendetegnet ved, en kompressor (20), en indretning (18) til udtagning af gasser med forskellige sammensætninger fra flere separatorer (26), som er anbragt i kaskadens forskellige trin, og til tilførsel af gasser til kompressoren (20), idet indretningen (18) forener gasserne til en eneste gasstrømning, hvis sammensætning på i og for sig kendt måde varierer over et snit af gasstrømningen på tværs af strømningsretningen fra et minimum med hensyn til koncentrationen af gassen, som skal fraskillesy til et maksimum af denne koncentration, og en indretning (24, 34) til opdeling af gasstrømningen, som strømmer ud fra kompressoren i flere delstrømme, hvoraf i det mindste U7753 nogle har indbyrdes forskellige sammensætninger, og til føring af disse delstrømme gennem yderligere trin i kaskaden.

12. Apparat ifølge krav 11, kendetegnet ved en passage (16), der danner en del af et endeløst kredsløb med i det mindste én tilgang (36) og i det mindste én afgang (38), idet tilgangen (36), afgangen (38) og kompressoren (20) er anbragt således, at kompressoren kan frembringe en bevægelse af gasstrømningen gennem kredsløbet og cirkulere i det mindste en del af gasstrømningen mere end én gang rundt i kredsløbet langs mindst én skruelinieformet bane og gennem passagen (16), idet aksen i den skruelinieformede bane ligger på tværs af gasstrømmens bevægelsesretning i passagen, og hver komplet vinding af den skruelinieformede bane strækker sig i kredsløbets hele længde.

13. Apparat ifølge krav 12, kendetegnet ved, at kompressoren (20) har et aksialt løbehjul med et antal radialt udragende skovle (20.2), som er anbragt med indbyrdes afstand i omkredsretningen og er indrettede til at bevæge gasstrømningen i passagens (16) længderetning.

14. Apparat ifølge krav 12 eller 13, kendetegne t ved, at passagen (16) er ringformet, og at hovedtilgangen (36) er anbragt i en sektor af passagen og hovedafgangen (38) i en derfra i omkredsretningen adskilt sektor af passagen, således at gas, der indføres gennem hovedtilgangen (36) deles i to delstrømme, som følger forskellige, skruelinieformede baner fra hovedtilgangen til hovedafgangen, hvilke baner strækker sig modsat i omkredsretningen i forhold til passagens omkreds, som er defineret ved et snit i passagen på tværs af strømningsretningen.

15. Apparat ifølge krav 14, kendetegnet ved, at der i kredsløbet findes flere sekundære tilgange (42, 126), som er anbragt med indbyrdes afstand, og flere sekundære afgange (34, 16), som ligeledes er anbragt med indbyrdes afstand fra hinanden.

16. Apparat ifølge krav 13 eller 14, kendetegnet ved, at kredsløbet er dannet mellem et indre, cylindrisk hus (12) og et ydre, cylindrisk hus (14), idet de modstående ender af det indre hus (12) udmunder i de modstående ender af det ydre hus (14).