EP0100989A2 - Vorrichtung zum Behandeln einer körnigen Substanz, insbesondere von Kernreaktorbrennstoff in Pulverform, und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum Behandeln einer körnigen Substanz, insbesondere von Kernreaktorbrennstoff in Pulverform, und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung Download PDF

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EP0100989A2
EP0100989A2 EP83107566A EP83107566A EP0100989A2 EP 0100989 A2 EP0100989 A2 EP 0100989A2 EP 83107566 A EP83107566 A EP 83107566A EP 83107566 A EP83107566 A EP 83107566A EP 0100989 A2 EP0100989 A2 EP 0100989A2
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EP
European Patent Office
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treatment drum
cover
central axis
partial
treatment
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EP83107566A
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EP0100989A3 (en
EP0100989B1 (de
Inventor
Manfred Adelmann
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Alkem GmbH
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Alkem GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/18—Details

Definitions

  • the invention relates to a device for treating a granular substance, in particular nuclear reactor fuel in powder form, with a treatment drum which is rotatably mounted about a central axis and can be driven about this central axis by means of an associated drive unit and which has a closure cap at one end, and a method for Operation of the device.
  • the treatment drum which can be filled with grinding balls, is closed at one end with a one-piece closure lid, which is pressed with the aid of a screw from the outside into the filling opening of the treatment drum located at this end.
  • the screw is guided in a threaded bore which is located in a web arranged transversely above the opening with a cover which is held at both ends by a ring which is clamped on the outside of the outer surface of the treatment drum.
  • the treatment drum is loosely mounted with its outer lateral surface and with a horizontal central axis between two cylindrical rollers on the lateral surfaces of these rollers, which are arranged next to one another with horizontal and mutually parallel longitudinal axes.
  • One of these rolls is around its longitudinal axis is driven by an electric motor and thus represents the drive unit assigned to the treatment drum, with which the treatment drum can be driven and rotated about its central axis.
  • the granular substance to be treated must be poured manually into the opened treatment drum arranged with a vertical central axis and poured out of the treatment drum again after treatment. This inevitably results in considerable dust formation, which, particularly in the case of toxic or radioactive (e.g. plutonium-containing) granular substance, can endanger the operating personnel.
  • the object of the invention is to remedy this and to enable the device for treating a granular substance to be filled and emptied as dust-free as possible.
  • a device of the type mentioned at the outset is characterized according to the invention in that the closure lid has two partial lids located next to one another in the direction of the central axis of the treatment drum, which can be rotated relative to one another about the central axis between two stop points by means of a lid drive unit and of which the outer partial lid an opening for docking a substance container and the inner partial lid has a through opening which is aligned with the opening for docking at one of the two attachment points and which is closed at the other attachment point by the outer partial lid, and that the treatment drum about a pivot axis which is perpendicular to its central axis is pivotable with the help of a swivel unit.
  • the treatment drum can be pivoted so far about the pivot axis that is perpendicular to its central axis that the sealing cap is located at the lower end of the central axis.
  • the substance container in which the granular substance has been transported and / or stored, for example, is then opened and its opening is docked to the opening of the outer partial cover. Every spill of the granular substance and thus any dust can be avoided.
  • the two T are eildeckel: 3DES closure lid rotated against each other by means of the cover drive unit up to the stop position in which the passage opening in the inner part of the lid having the opening for: docking of the substance container in the outer part of the lid is aligned.
  • the treatment drum is then pivoted about the pivot axis until the sealing cover is at the upper end of the center axis of the treatment drum.
  • This transfer process can be supported by turning the treatment drum around its central axis.
  • the two partial lids of the closure lid are rotated against each other in the other direction about the central axis until the passage opening in the inner partial lid is closed by the outer partial lid at the other stop.
  • the treatment drum can then be pivoted about the pivot axis until the center axis of the treatment drum is horizontal. Treatment of the granular substance in the treatment drum can then be started by rotating this treatment drum about its central axis. Here too, any dust release is avoided.
  • the treatment drum is again pivoted about the pivot axis perpendicular to its central axis until the cover is at the lower end of the central axis.
  • the through opening in the inner partial cover of the closure cover is then released, as already described, so that the pretreated granular substance can reach the substance container from the treatment drum.
  • the treatment drum can now also be rotated about its central axis.
  • the substance container with the granular substance can be undocked and closed from the outer partial cover.
  • the granular substance filled from the substance container docked on the outer partial cover through the sealing cover into the treatment drum is pretreated by rotating the treatment drum about its central axis, then transferred through the sealing cover into the substance container docked on the outer partial cover and subsequently there under Rotating the treatment drum together with the docked substance container is post-treated about the center axis of the treatment drum.
  • This aftertreatment can be carried out with the center axis of the treatment drum set horizontally and, for example, can be granulation of the granular substance located in the substance container. This aftertreatment also takes place without release of dust.
  • a nz of the substance container may be post-treated with the granular substance is also no release of dust, as already described above, undocked from the outer part of the cap lid and can be sealed.
  • the device for treating a granular substance can be designed in a relatively compact design and is therefore also particularly suitable for use in a confined space, e.g. in glove boxes, such as those required for plutonium technology.
  • the device according to FIGS. 1 to 3 has a hollow cylindrical treatment drum 2 with a central axis 3.
  • the treatment drum 2 has a bottom 4 and a sealing cover with an outer partial cover 5 and an inner partial cover 6. Both partial covers 5 and 6 are arranged coaxially to the treatment drum 2. They can be rotated relative to one another about the central axis 3. In front Partially, the inner partial cover 6 is rigidly and tightly connected to the treatment drum 2 by means of screws 7.
  • the bottom 4 of the treatment drum 2 is held in the center via a ball bearing 8 on one leg 9a of an angular part 9, the other leg 9b of which is pivotally mounted on a stand 10 about a pivot axis 11.
  • the leg 9b of the angular part 9 held on the stand 10 carries two support rollers 12, the longitudinal axes of which are parallel to the central axis 3 of the treatment drum 2, between which the treatment drum 2 is located and on the outer surfaces of which the treatment drum 2 rests with its outer outer surface.
  • a drive motor 13 is arranged on the angular part 9 as a drive unit assigned to the treatment drum 2, with a drive belt 14 which engages on the outer surface of the outer part cover 5 of the sealing cover of the treatment drum 2.
  • This drive belt 14 is also assigned a tensioning element 15 seated on the angle part 9.
  • an electromagnet 16 sits on the angle part 9 opposite the casing of the treatment drum 2 as a braking unit for the treatment drum 2.
  • the inner cover part 6 has on the outside in the center a hollow cylindrical collar 30 on which the outer part cover 5 is supported with a central through bore 31.
  • a cylindrical coupling part 32 of a one-way clutch engages in this bore 31 from the outside of the outer partial cover 5, which is fastened to the cylindrical collar 30 with axially parallel screws 33 and on which the outer partial cover 5 is also mounted.
  • At the outer end of the cylindrical coupling part 32 there is an annular flange 32a.
  • milling cutouts 32b spanning the same size are provided, which have the same angular distance from one another and which at their ends merge into the inner end face of the flange 32a via inclined planes 32c.
  • a pressure ring 34 is screwed on the outside of the partial cover 5 coaxially to the central bore 31 together with an annular, likewise coaxial ball cage 35 with the aid of axially directed screws 36.
  • the ball cage 35 is located between the pressure ring 34 and the flange 32a.
  • a steel ball 37 which is positioned in the ball cage 35.
  • openings 40 are provided for docking one substance container 41 each. These openings 40 have the same angular distance from one another with respect to the central axis 3 of the treatment drum 2.
  • Openings 42 each associated with an opening 40 in the outer partial cover 5 are arranged in the inner partial cover 6. This passage too Openings 42 have the same angular distance from one another with respect to the central axis 3 of the treatment drum 2.
  • the treatment drum 2 there is a bed 43 of loose grinding media.
  • These grinding media can be steel balls. It is advantageous if a sieve 44 is attached in each of the openings 40 of the outer partial cover 5, the mesh size of which is selected so that the grinding media of the bed 43 in the treatment drum 2 do not pass through these sieves 44 and therefore do not pass through the openings 42 and 40 can get out of the treatment drum 2.
  • a feed opening (not shown) for an additive substance is provided in the bottom 4 of the treatment drum 2 at the penetration point of the central axis 3, through which a grinding aid can be introduced into the treatment drum 2, for example, even during the rotation of the treatment drum 2 about its central axis 3 .
  • the treatment drum 2 is pivoted into the position shown in dashed lines in FIG. 8 about the pivot axis 11, in which the partial cover 5 is located the lower end of the axis of rotation 3. Then the opened substance containers 41 are docked in the openings 40 of the outer partial cover 5. The treatment drum 2 is then pivoted about the pivot axis 11 until the outer partial cover 5 with the substance containers 41 docked there are located at the upper end of the center axis 3 of the treatment drum 2. At the same time, the treatment drum 2 is rotated about the central axis 3 with the aid of the drive motor 13 which represents the drive unit of the treatment drum 2.
  • the drive unit that is to say the electric motor 13, for the treatment drum 2 is arranged together with the treatment drum 2 so as to be pivotable about its pivot axis 11, since a simple V-belt 14 is then sufficient for transmitting the torque from the drive unit to the outer partial cover 5.
  • the direction of rotation of the treatment drum 2 about its central axis 3 is chosen such that the balls 37 of the one-way clutch between the two partial covers 5 and 6 are pressed from the outer partial cover 5 against those inclined planes 32c of the cutouts 32b which represent a stop, from the outer partial cover 5 , at which the docking openings 40 in the outer partial cover 5 are aligned with one of the through openings 42 in the inner partial cover 6.
  • the oxide powder located in the substance containers 41 as a granular substance can therefore pass through the closure cover formed from the two partial covers 5 and 6 into the interior of the treatment drum 2.
  • the outer partial cover 5 rotates with respect to the inner partial cover 6 about the central axis 3 of the treatment drum 2 until the steel balls 37 of the one-way clutch between the two partial covers 5 and 6 against the inclined planes 32c which represent the second stop on the other ends of the cutouts 32b be pressed on the inner end face of the flange 32a.
  • the docking openings 40 and the through openings 42 are each closed by the inner partial cover 6 and the outer partial cover 5.
  • both partial covers are pressed against one another by the steel balls 37 of the one-way clutch, forming a dust-tight seal.
  • the drive unit 13 for the treatment drum 2 formed by the drive motor 13 in the device shown in the drawing is thus also the cover drive unit for the closure cover formed by the part covers 5 and 6, which on the one of the two part covers, namely on the outer part cover 5 engages the closure lid, which is rotatable relative to the treatment drum 2.
  • the treatment drum 2 is braked by a brake unit, which is formed by a brake shoe 16a with an associated electromagnet 16.
  • the brake shoe 16a increases the moment of inertia of the treatment drum 2 in such a way that the outer partial cover 5 can be rotated to the other partial stop relative to the inner partial cover 6, at which the docking openings 40 and the through openings 42 are closed, without difficulty. After these openings have been closed, the electromagnet 16 can be switched off again.
  • this treatment drum 2 is pivoted about the pivot axis 11 into the working potion, in which the central axis 3 of the treatment drum 2 is horizontal and in which the treatment drum 2 with the aid of the drive motor 13 and the drive belt 14 via the outer part cover 5 is driven so that the one-way clutch located between the partial covers 5 and 6 keeps the docking openings 40 in the outer partial cover 5 and the through openings 42 in the inner partial cover 6 closed dust-tight.
  • the oxide powder filled into the treatment drum 2 is subjected there to a pretreatment consisting of grinding in the working position of the treatment drum 2 shown in FIG. 9.
  • the treatment drum 2 After completion of this pre-treatment consisting of grinding, the treatment drum 2 is pivoted back into the docking or emptying position shown in dashed lines in FIG. 8 about the pivot axis 11. The direction of rotation of the treatment drum 2 is then reversed about its central axis 3, so that each of the docking openings 40 in the outer partial cover 5 is brought into alignment with the corresponding through opening 42 in the partial cover 6.
  • the moment of inertia of the treatment drum 3 can be temporarily increased again with the help of the electromagnet 16 acting as a braking unit.
  • the oxide powder pretreated by grinding in the treatment drum 2 now passes through the openings 40 and 42 into the substance containers 41 docked on the outside on the outer cover 5.
  • the openings 40 for docking the substance containers 41 on the outer partial cover 5 and the through openings 42 on the inner part Lid 6 are located on the outer edge of the closure lid, which ensures a complete emptying of the oxide powder to be poured into the substance container 41 from the treatment drum 2.
  • the DRE can h - direction of the electric motor 13 and thus the direction of rotation of the sub-cover 5 and the treatment drum 2 about the central axis 3 again reversed and so that the cover of the treatment drum 2 having the partial cover 5 and 6 is closed again.
  • the oxide powder can be post-treated in the substance containers 41 which are rotating be performed. This aftertreatment can be granulation of the oxide powder, for example.
  • the treatment drum 2 is again pivoted into the docking or emptying position shown in dashed lines in FIG. 8, in which the substance container 41 filled with the oxide powder can be undocked and closed by the outer partial cover 5 without dust being raised.
  • Transferring and refilling the oxide powder from the substance containers 41 into the treatment drum 2 and from the treatment drum 2 into the substance container 41 and corresponding treatment of the oxide powder both in the loading treatment drum 2 as well as in the substance containers 41 by turning the treatment drum 2 together with the substance container 41 docked on the outer partial cover 5 can also be carried out several times with the same oxide powder.
  • the control unit for the treatment drum 2 the cover drive unit, which in the exemplary embodiment shown is identical to the drive unit for the treatment drum, and the swivel unit are assigned an automatic control unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Crushing And Grinding (AREA)
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Abstract

Eine Vorrichtung zum Behandeln einer körnigen Substanz mit einer um ihre Mittelachse (3) drehbaren Behandlungstrommel (2) weist zum staubfreien Befüllen und Entleeren einer körnigen Substanz einen Verschlußdeckel mit zwei in Richtung der Mittelachse (3) der Behandlungstrommel (2) nebeneinander befindlichen Teildeckeln (5) und (6) auf, die mit Hilfe eines Deckelantriebsaggregates gegeneinander um die Mittelachse (3) zwischen zwei Anschlagstellen verdrehbar sind un von denen der äußere Teildeckel (5) eine Öffnung (40) zum Andocken eines Substanzbehälters (41) und der innere Teildeckel (6) eine Durchgangsöffnung (42) aufweist, die an einer der beiden Anschlagstellen mit der Öffnung (40) zum Andocken fluchtet und die an der anderen Anschlagstelle durch den äußeren Teildeckel verschlossen ist; die Behandlungstrommel (2) ist ferner um eine zu ihrer Mittelachse (3) rechtwinklige Schwenkachse (11) mit Hilfe eines Schwenkaggregates (21) schwenkbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln einer körnigen Substanz, insbesondere von Kernreaktorbrennstoff in Pulverform, mit einer Behandlungstrommel, die um eine Mittelachse drehbar gelagert und mittels eines zugeordneten Antriebsaggregates um diese Mittelachse antreibbar ist und die an einem Ende einen Verschlußdeckel aufweist, und ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung.
  • Eine derartige, als Kugelmühle ausgebildete Vorrichtung ist bereits im Handel. Die Behandlungstrommel, die mit Mahlkugeln gefüllt sein kann, ist an ihrem einen Ende mit einem einteiligen Verschlußdeckel verschlossen, der mit Hilfe einer Schraube von außen in die an diesem Ende befindliche Einfüllöffnung der Behandlungstrommel gepreßt ist. Die Schraube ist in einer Gewindebohrung geführt, die sich in einem quer über der Öffnung mit einem Deckel angeordneten Steg befindet, der an beiden Enden durch einen außen an der Mantelfläche der Behandlungstrommel festgespannten Ring gehaltert ist. Die Behandlungstrommel ist lose mit ihrer äußeren Mantelfläche und mit waagerechter Mittelachse zwischen zwei zylindrischen Walzen auf den Mantelflächen dieser bei den Walzen gelagert, die nebeneinander mit waagerechten und zueinander parallelen Längsachsen angeordnet sind. Eine dieser Walzen wird um ihre Längsachse mit Hilfe eines Elektromotors angetrieben und stellt so das der Behandlungstrommel zugeordnete Antriebsaggregat dar, mit dem die Behandlungstrommel um ihre Mittelachse antreibbar ist und gedreht wird.
  • Die zu behandelnde körnige Substanz ist manuell in die geöffnete, mit vertikaler Mittelachse angeordnete Behandlungstrommel einzufüllen und nach dem Behandeln in der Behandlungstrommel wieder aus dieser herauszuschütten. Hierbei ergibt sich zwangsläufig eine erhebliche Staubbildung, die insbesondere im Falle von toxischer oder radioaktiver (z.B. plutoniumhaltiger) körniger Substanz zu einer Gefährdung des Bedienungspersonals führen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und ein möglichst staubfreies Befüllen und Entleeren der Vorrichtung zum Behandeln einer körnigen Substanz zu ermöglichen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel zwei in Richtung der Mittelachse der Behandlungstrommel nebeneinander befindliche Teildeckel aufweist, die mit Hilfe eines Deckelantriebsaggregates gegeneinander um die Mittelachse zwischen zwei Anschlagstellen verdrehbar sind und von denen der äußere Teildeckel eine Öffnung zum Andocken eines Substanzbehälters und der innere Teildeckel eine Durchgangsöffnung aufweist, die an einer der beiden Anschlagstellen mit der Öffnung zum Andocken fluchtet und die an der anderen Anschlagstelle durch den äußeren Teildeckel verschlossen ist, und daß die Behandlungstrommel um eine zu ihrer Mittelachse rechtwinklige Schwenkachse mit Hilfe eines Schwenkaggregates schwenkbar ist.
  • Zum Einfüllen der körnigen Substanz kann die Behandlungstrommel um die zu ihrer Mittelachse rechtwinklige Schwenkachse so weit geschwenkt werden, daß sich der Verschlußdeckel am unteren Ende der Mittelachse befindet. Sodann wird der Substanzbehälter, in dem die körnige Substanz z.B. transportiert und/oder gelagert wurde, geöffnet und mit ihrer Öffnung an der Öffnung des äußeren Teildeckels angedockt. Dabei läßt sich jedes Schütten der körnigen Substanz und damit jede Staubentwicklung vermeiden. Hierauf werden die beiden Teildeckel:3des Verschlußdeckels gegeneinander mit Hilfe des Deckelantriebsaggregates bis zu der Anschlagstelle verdreht, in der die Durchgangsöffnung im inneren Teildeckel mit der Öffnung zum:Andocken des Substanzbehälters im äußeren Teildeckel fluchtet. Anschließend wird die Behandlungstrommel um die Schwenkachse so weit geschwenkt, bis sich der Verschlußdeckel am oberen Ende der Mittelachse der Behandlungstrommel befindet. Hierbei wird die körnige Substanz aus dem Substanzbehälter ohne Freisetzung von Staub in die Behandlungs- trommel umgefüllt. Dieser Umfüllvorgang kann noch durch Drehen der Behandlungstrommel um ihre Mittelachse unterstützt werden. Sodann werden die beiden Teildeckel des Verschlußdeckels wieder in anderer Richtung gegeneinander um die Mittelachse verdreht, bis an der anderen Anschlagstelle die Durchgangsöffnung im inneren Teildeckel durch den äußeren Teildeckel verschlossen ist. Hierauf kann die Behandlungstrommel um die Schwenkachse so weit geschwenkt werden, bis die Mittelachse der Behandlungstrommel waagerecht ist. Sodann kann mit dem Behandeln der körnigen Substanz in der Behandlungstrommel durch Drehen dieser Behandlungstrommel um ihre Mittelachse begonnen werden. Auch hierbei wird jegliche Staubfreisetzung vermieden.
  • Zum Wiederumfüllen der in der Behandlungstrommel vorbehandelten körnigen Substanz in den am äußeren Teildeckel des Verschlußdeckels außen angedockten Substanzbehälter wird die Behandlungstrommel wieder um die zu ihrer Mittelachse rechtwinklige Schwenkachse so weit geschwenkt, bis sich der Verschlußdeckel am unteren Ende der Mittelachse befindet. Hierauf wird die Durchgangsöffnung im inneren Teildeckel des Verschlußdeckels, wie schon beschrieben, freigegeben, so daß die vorbehandelte körnige Substanz aus der Behandlungstrommel in den Substanzbehälter gelangen kann. Zur Unterstützung dieses Umschüttvorganges kann auch jetzt die Behandlungstrommel um ihre Mittelachse gedreht werden.
  • Nach dem entsprechenden Verschließen der Durchgangsöffnung im inneren Teildeckel des Verschlußdeckels kann der Substanzbehälter mit der körnigen Substanz vom äußeren Teildeckel abgedockt und verschlossen werden.
  • Von Vorteil ist es, wenn die aus dem am äußeren Teildeckel angedockten Substanzbehälter durch den Verschlußdeckel hindurch in die Behandlungstrommel eingefüllte körnige Substanz unter Drehen der Behandlungstrommel um ihre Mittelachse vorbehandelt, anschließend durch den Verschlußdeckel hindurch in den am äußeren Teildeckel angedockten Substanzbehälter umgefüllt und dort anschließend unter Drehen der Behandlungstrommel samt angedocktem Substanzbehälter um die Mittelachse der Behandlungstrommel nachbehandelt wird. Dieses Nachbehandeln kann bei waagerecht gestellter Mittelachse der Behandlungstrommel erfolgen und z.B. ein Aufbaugranulieren der im Substanzbehälter befindlichen körnigen Substanz sein. Auch dieses Nachbehandeln erfolgt ohne Freisetzung von Staub. Nach dem Nachbehandeln der körnigen Sub- stanz kann der Substanzbehälter mit der nachbehandelten körnigen Substanz ebenfalls ohne Staubfreisetzung, wie oben schon beschrieben, vom äußeren Teildeckel des Verschlußdeckels abgedockt und verschlossen werden.
  • Am äußeren Teildeckel des Verschlußdeckels der Behandlungstrommel können nacheinander mehrere Substanzbehälter außen angedockt und in die Behandlungstrommel entleert werden, die verschiedenartige körnige Substanzen enthalten, welche in der Behandlungstrommel vermischt werden. Es ist aber auch möglich, am äußeren Teildeckel des Verschlußdeckels mehr als eine Andocköffnung und am inneren Teildeckel eine entsprechende Anzahl Durchgangsöffnungen vorzusehen, so daß am äußeren Teildeckel des Verschlußdeckels außen mehrere Substanzbehälter mit in die Behandlungstrommel einzufüllender körniger Substanz zugleich angedockt werden können. Auch eine Nachbehandlung der in der Behandlungstrommel vorbehandelten körnigen Substanzen kann in diesen am äußeren Teildeckel des Verschlußdeckels außen angedockten Substanzbehältern durch Drehen der Behandlungstrommel um ihre Mittelachse gleichzeitig erfolgen.
  • Die Vorrichtung zum Behandeln einer körnigen Substanz kann in verhältnismäßig kompakter Bauweise ausgeführt werden und eignet sich daher auch ganz besonders zum Einsatz auf engem Raum, z.B. in Handschuhkästen, wie sie beispielsweise in der Plutoniumtechnologie erforderlich sind.
  • Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:
    • Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
    • Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.
    • Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.
    • Fig. 4 - 7 zeigen eine Freilaufkupplung in der Vorrichtung nach den Fig. 1 - 3 und in verschiedenen Ansichten ein Einzelteil dieser Freilaufkupplung, Fig. 4 ist ein Längsschnitt entsprechend der strichpunktierten Linie IV-IV in Fig. 2.

    Die Fig.
    • 8 und 9 zeigen schematisch die Vorrichtung nach den Fig. 1 - 3 in verschiedenen Be= triebszuständen.
  • Die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 weist eine hohlzylinderförmige Behandlungstrommel 2 mit einer Mittelachse 3 auf. Die Behandlungstrommel 2 hat einen Boden 4 und einen Verschlußdeckel mit einem äußeren Teildeckel 5 und einen inneren Teildeckel 6. Beide Teildeckel 5 und 6 sind koaxial zur Behandlungstrommel 2 angeordnet. Sie sind um die Mittelachse 3 gegeneinander verdrehbar. Vorteilhafterweise ist der innere Teildeckel 6 mit Hilfe von Schrauben 7 starr und dicht mit der Behandlungstrommel 2 verbunden.
  • Der Boden 4 der Behandlungstrommel 2 ist im Zentrum über ein Kugellager 8 an dem einen Schenkel 9a eines Winkelteiles 9 gehaltert, dessen anderer Schenkel 9b an einem Stativ 10 um eine Schwenkachse 11 schwenkbar gehaltert ist. Der am Stativ 10 gehalterte Schenkel 9b des Winkelteiles 9 trägt zwei Stützwalzen 12, deren Längsachsen zur Mittelachse 3 der Behandlungstrommel 2 parallel sind, zwischen denen sich die Behandlungstrommel 2 befindet und auf deren Mantelflächen die Behandlungstrommel 2 mit ihrer äußeren Mantelfläche aufliegt. Ferner ist am Winkelteil 9 ein Antriebsmotor 13 als der Behandlungstrommel 2 zugeordnetes Antriebsaggregat angeordnet mit einem Treibriemen 14, der an der Mantelfläche des äußeren Teildeckels 5 des Verschlußdeckels der Behandlungstrommel 2 angreift. Diesem Treibriemen 14 ist noch ein am Winkelteil 9 sitzendes Spannelement 15 zugeordnet. Schließlich sitzt am Winkelteil 9 gegenüber dem Mantel der Behandlungstrommel 2 ein Elektromagnet 16 als Bremsaggregat für die Behandlungstrommel 2.
  • Seitlich ist am Schenkel 9b des Winkelteiles 9, welcher am Stativ 10 schwenkbar um die Schwenkachse 11 gehaltert ist, koaxial zu dieser Schwenkachse 11 ein Zahnrad 17 befestigt, dem drei weitere Zahnräder 18, 19 und 20 vorgeschaltet sind, die am Stativ 10 gelagert sind und die zu einem Schwenkaggregat 21 gehören, das von einem mit dem Zahnrad 20 gekoppelten Elektromotor 21a mit einstellbarer Endlagenabschaltung angetrieben wird. Dadurch ist dieses Schwenkaggregat 21 selbsthemmend.
  • Der innere Deckelteil 6 hat auf seiner Außenseite im Zentrum einen hohlzylinderförmigen Bund 30, auf dem der äußere Teildeckel 5 mit einer zentralen durchgehenden Bohrung 31 gelagert ist. In diese Bohrung 31 greift von der Außenseite des äußeren Teildeckels 5 her ein zylinderförmiges Kupplungsteil 32 einer Freilaufkupplung, das mit achsparallelen Schrauben 33 am zylinderförmigen Bund 30 befestigt und auf dem der äußere Teildeckel 5 ebenfalls gelagert ist. Am Außenende des zylinderförmigen Kupplungsteiles 32 befindet sich ein ringförmiger Flansch 32a. Auf der flachen inneren Stirnseite dieses Flansches 32a sind gleich große Winkelabstände überspannende Ausfräsungen 32b vorgesehen, die voneinander gleichen Winkelabstand haben und die an ihren Enden jeweils über schiefe Ebenen 32c in die innere Stirnseite des Flansches 32a übergehen. Als weiteres Kupplungsteil der Freilaufkupplung ist auf der Außenseite des Teildeckels 5 koaxial zur zentralen Bohrung 31 ein Druckring 34 gemeinsam mit einem ringförmigen, ebenfalls koaxialen Kugelkäfig 35 mit Hilfe von axial gerichteten Schrauben 36 verschraubt. Der Kugelkäfig 35 befindet sich zwischen dem Druckring 34 und dem Flansch 32a. In jeder der Ausfräsungen 32b des Flansches 32a befindet sich eine Stahlkugel 37, die im Kugelkäfig 35 positioniert ist.
  • Im äußeren Teildeckel 5 sind vier kreisrunde Öffnungen 40 zum Andocken je eines Substanzbehälters 41 vorgesehen. Diese Öffnungen 40 haben bezüglich der Mittelachse 3 der Behandlungstrommel 2 voneinander gleichen Winkelabstand. Vier jeweils einer Öffnung 40 im äußeren Teildeckel 5 zugeordnete Durchgangsöffnungen 42 sind im inneren Teildeckel 6 angeordnet. Auch diese Durchgangsöffnungen 42 haben bezüglich der Mittelachse 3 der Behandlungstrommel 2 voneinander gleichen Winkelabstand.
  • In der Behandlungstrommel 2 befindet sich eine Schüttung 43 loser Mahlkörper. Diese Mahlkörper können Stahlkugeln sein. Es ist günstig, wenn in jeder der Öffnungen 40 des äußeren Teildeckels 5 ein Sieb 44 angebracht ist, dessen Maschenweite so gewählt ist, daß die Mahlkörper der Schüttung 43 in der Behandlungstrommel 2 diese Siebe 44 nicht passieren und daher nicht durch die Öffnungen 42 und 40 aus der Behandlungstrommel 2 herausgelangen können.
  • Es ist günstig, wenn im Boden 4 der Behandlungstrommel 2 an der Durchstoßstelle der Mittelachse 3 eine nicht dargestellte Zufuhröffnung für eine Additivsubstanz vorgesehen ist, durch die beispielsweise auch während der Umdrehung der Behandlungstrommel 2 um ihre Mittelachse 3 ein Mahlhilfsmittel in die Behandlungstrommel 2 eingeleitet werden kann.
  • Zum Andocken von beispielsweise U02- und Pu02-Pulver enthaltenden Substanzbehältern 41 in den vier Öffnungen 40 des äußeren Teildeckels 5 wird die Behandlungstrommel 2 in die in Fig. 8 gestrichelt dargestellte Position um die Schwenkachse 11 geschwenkt, in der sich der Teildeckel 5 am unteren Ende der Drehachse 3 befindet. Sodann werden die geöffneten Substanzbehälter 41 in den Öffnungen 40 des äußeren Teildeckels 5 angedockt. Hierauf wird die Behandlungstrommel 2 um die Schwenkachse 11 geschwenkt, bis sich der äußere Teildeckel 5 mit den dort angedockten Substanzbehältern 41 am oberen Ende der Mittelachse 3 der Behandlungstrommel 2 befinden. Zugleich wird die Behandlungstrommel 2 mit Hilfe des das Antriebsaggregat der Behandlungstrommel 2 darstellenden Antriebsmotors 13 in Umdrehung um die Mittelachse 3 versetzt. Hierbei ist es günstig, wenn das Antriebsaggregat, also der Elektromotor 13, für die Behandlungstrommel 2 zusammen mit der Behandlungstrommel 2 um deren Schwenkachse 11 schwenkbar angeordnet ist, da dann ein einfacher Keilriemen 14 zur Momentübertragung vom Antriebsaggregat auf den äußeren Teildeckel 5 genügt.
  • Die Drehrichtung der Behandlungstrommel 2 um ihre Mittelachse 3 wird hierbei so gewählt, daß die Kugeln 37 der Freilaufkupplung zwischen den beiden Teildeckeln 5 und 6 vom äußeren Teildeckel 5 gegen diejenigen, einen Anschlag darstellenden schiefen Ebenen 32c der Ausfräsungen 32 b vom äußeren Teildeckel 5 gepreßt werden, an denen die Andocköffnungen 40 im äußeren Teildeckel 5 jeweils mit einer der Durchgangsöffnungen 42 im inneren Teildeckel 6 fluchten. Das in den Substanzbehältern 41 als körnige Substanz befindliche Oxidpulver kann also durch den aus den beiden Teildeckeln 5 und 6 gebildeten Verschlußdeckel hindurch in das Innere der Behandlungstrommel 2 gelangen.
  • Nach dem Umfüllen des Oxidpulvers aus den Substanzbehältern 41 in die Behandlungstrommel 2 wird die Drehrichtung des Elektromotors 13 und damit auch die Drehrichtung der Behandlungstrommel 2 um ihre Mittelachse 3 umgekehrt. Hierbei dreht sich der äußere Teildeckel 5 bezüglich dem inneren Teildeckel 6 um die Mittelachse 3 der Behandlungstrommel 2, bis die Stahlkugeln 37 der Freilaufkupplung zwischen den beiden Teildeckeln 5 und 6 gegen die den zweiten Anschlag darstellenden schiefen Ebenen 32c an den anderen Enden der Ausfräsungen 32b an der inneren Stirnseite des Flansches 32a gepreßt werden. Dort sind die Andocköffnungen 40 bzw. die Durchgangsöffnungen 42 jeweils durch den inneren Teildeckel 6 bzw. den äußeren Teildeckel 5 verschlossen. Ferner werden beide Teildeckel unter Ausbildung eines staubdichten Verschlusses durch die Stahlkugeln 37 der Freilaufkupplung gegeneinander gepreßt.
  • Das durch den Antriebsmotor 13 gebildete Antriebsaggregat für die Behandlungstrommel 2 in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist also zugleich auch das Deckelantriebsaggregat für den durch die Teildeckel 5 und 6 gebildeten Verschlußdeckel, das an dem- =jenigen der beiden Teildeckel, nämlich am äußeren Teildeckel 5, des Verschlußdeckels angreift, der relativ zur Behandlungstrommel 2 drehbar ist.
  • Es ist günstig, wenn beim Umschalten der Drehrichtung der Behandlungstrommel 2 um ihre Mittelachse 3 die Behandlungstrommel 2 durch ein Bremsaggregat gebremst -wird, welches durch einen Bremsbacken 16a mit zugeordnetem Elektromagneten 16 gebildet ist. Nach dem Einschalten des Elektromagneten 16 erhöht der Bremsbacken 16a das Trägheitsmoment der Behandlungstrommel 2 derart, daß der äußere Teildeckel 5 ohne Schwierigkeit zum anderen Anschlag bezüglich dem inneren Teildeckel 6 gedreht werden kann, an dem die Andocköffnungen 40 und die Durchgangsöffnungen 42 verschlossen sind. Nach dem Verschließen dieser Öffnungen kann der Elektromagnet 16 wieder abgeschaltet werden.
  • Sobald der Verschlußdeckel der Behandlungstrommel 2 verschlossen ist, wird dieseBehandlungstrommel 2 um die Schwenkachse 11 in die Arbeitspotion geschwenkt, in der die Mittelachse 3 der Behandlungstrommel 2 waagerecht ist und in der die Behandlungstrommel 2 mit Hilfe des Antriebsmotors 13 und des Treibriemens 14 über den äußeren Teildeckel 5 so angetrieben wird, daß die zwischen den Teildeckeln 5 und 6 befindliche Freilaufkupplung die Andocköffnungen 40 im äußeren Teildeckel 5 und die Durchgangsöffnungen 42 im inneren Teildeckel 6 staubdicht verschlossen hält. Das in die Behandlungstrommel 2 eingefüllte Oxidpulver wird dort in der in Fig. 9 dargestellten Arbeitsposition der Behandlungstrommel 2 einer aus Mahlen bestehenden Vorbehandlung unterworfen. Nach Beendigung dieser aus Mahlen bestehenden Vorbehandlung wird die Behandlungstrommel 2 wieder in die in Fig. 8 gestrichelt dargestellte Andock- bzw. Entleerposition um die Schwenkachse 11 geschwenkt. Sodann wird die Umdrehungsrichtung der Behandlungstrommel 2 um ihre Mittelachse 3 umgekehrt, so daß jede der Andocköffnungen 40 im äußeren Teildeckel 5 mit der entsprechenden Durchgangsöffnung 42 im Teildeckel 6 zum Fluchten gebracht wird. Auch hierbei kann wieder zur Unterstützung das Trägheitsmoment der Behandlungstrommel 3 mit Hilfe des als Bremsaggregat wirksamen Elektromagneten 16 vorübergehend erhöht werden. Durch die Öffnungen 40 und 42 gelangt nun das durch Mahlen in der Behandlungstrommel 2 vorbehandelte Oxidpulver in die außen am Außendeckel 5 angedockten Substanzbehälter 41.
  • Von Vorteil ist es hierbei, wenn sich die Öffnungen 40 zum Andocken der Substanzbehälter 41 am äußeren Teildeckel 5 und die Durchgangsöffnungen 42 am inneren Teildeckel 6 am Außenrand des Verschlußdeckels befinden, wodurch ein restloses Ausleeren des in die Substanzbehälter 41 umzufüllenden Oxidpulvers aus der Behandlungstrommel 2 gewährleistet ist.
  • Nach dem Umfüllen des Oxidpulvers in die Substanzbehälter 41 in der in Fig. 5 dargestellten Andock- bzw. Entleerposition der Behandlungstrommel 2 kann die DrEh- richtung des Elektromotors 13 und damit die Drehrichtung des Teildeckels 5 und der Behandlungstrommel 2 um die Mittelachse 3 wieder umgekehrt und damit der die Teildeckel 5 und 6 aufweisende Verschlußdeckel der Behandlungstrommel 2 wieder geschlossen werden. Nach Rückschwenken der Behandlungstrommel 2 samt Antriebsmotor 13 in die Arbeitsposition entsprechend Fig. 9, in der die Mittelachse 3 waagerecht ist, kann durch Fortsetzen der Umdrehung der Behandlungstrommel 2 um die Mittelachse 3 bei geschlossenem Verschlußdeckel eine Nachbehandlung des Oxidpulvers in den sich mit umdrehenden Substanzbehältern 41 durchgeführt werden. Diese Nachbehandlung kann beispielsweise ein Aufbaugranulieren des Oxidpulvers sein. Nach Beendigung dieser Nachbehandlung wird die Behandlungstrommel 2 wieder in die in Fig. 8 gestrichelt dargestellte Andock- bzw. Entleerposition geschwenkt, in der die mit dem Oxidpulver gefüllten Substanzbehälter 41 vom äußeren Teildeckel 5 ohne Staubaufwirbelung abgedockt und verschlossen werden können.
  • Um- und Rückfüllen des Oxidpulvers aus den Substanzbehältern 41 in die Behandlungstrommel 2 und aus der Behandlungstrommel 2 in die Substanzbehälter 41 und entsprechendes Behandeln des Oxidpulvers sowohl in der Behandlungstrommel 2 als auch in den Substänzbehältern 41 durch Umdrehen der Behandlungstrommel 2 samt der am äußeren Teildeckel 5 angedockten Substanzbehälter 41 kann auch mehrfach mit demselben Oxidpulver durchgeführt werden. Insbesondere wenn dieses Wechselspiel über einen längeren Zeitraum hinweg erfolgen soll, ist es günstig, wenn dem Antriebsaggregat für die Behandlungstrommel 2, dem Deckelantriebsaggregat, das im dargestellten Ausführungsbeispiel indentisch ist mit dem Antriebsaggregat für die Behandlungstrommel, und dem Schwenkaggregat ein Steuerautomat zugeordnet ist.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Behandeln einer körnigen Substanz, insbesondere von Kernreaktorbrennstoff in Pulverform, mit einer Behandlungstrommel, die um eine Mittelachse drehbar gelagert und mittels eines zugeordneten Antriebsaggregates um diese Mittelachse antreibbar ist und die an einem Ende einen Verschlußdeckel aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Verschlußdeckel zwei in Richtung der Mittelachse (3) der Behandlungstrommel (2) nebeneinander befindliche Teildeckel (5) und (6) aufweist, die mit Hilfe eines Deckelantriebsaggregates gegeneinander um die Mittelachse (3) zwischen zwei Anschlagstellen verdrehbar sind und von denen der äußere Teildeckel (5) eine Öffnung (40) zum Andocken eines Substanzbehälters (41) und der innere Teildeckel (6) eine Durchgangsöffnung (42) aufweist, die an einer der beiden Anschlagstellen mit der Öffnung (40) zum Andocken fluchtet und die an der anderen Anschlagstelle durch den äußeren Teildeckel (5) verschlossen ist, und daß die Behandlungstrommel (2) um eine zu ihrer Mittelachse (3) rechtwinklige Schwenkächse (11) mit Hilfe eines Schwenkaggregates (21) schwenkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer (6) der beiden Teildeckel (5) und (6) des Verschlußdeckels mit der Behandlungstmmmel (2) starr verbunden ist, während der andere Teildeckel (5) um die Mittelachse (3) der Behandlungstrommel (2) relativ zu dieser drehbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teildeckel (6) des Verschlußdeckels mit der Behandlungstrommel (2) starr verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkaggregat (21) selbsthemmend ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat für die Behandlungstrommel (2) zusammen mit der Behandlungstrommel (2) um deren Schwenkachse (11) schwenkbar angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (13) für die Behandlungstrommel (2) zugleich das Deckelantriebsaggregat ist und an demjenigen (5) der beiden Teildeckel (5) und (6) des Verschlußdeckels angreift, der relativ zur Behandlungstrommel (2) drehbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bremsaggregat (16) für die Behandlungstrommel (2) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (13) unmittelbar an der Behandlungstrommel (2) angreift und daß ein Bremsaggregat für denjenigen der beiden Teildeckel des Verschlußdeckels vorgesehen ist, der relativ zur Behandlungstrommel drehbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Behandlungstrommel eine Schüttung loser Mahlkörper, vorzugsweise Mahlkugeln (43), befindet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Öffnung (40) des äußeren Teildeckels (5) zum Andocken des Substanzbehälters (41) ein Sieb (44) befindet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (40) zum Andocken des Substanzbehälters (41) am äußeren Teildeckel (5) und die Durchga söffnung (42) im inneren Teildeckel (5) am Außenrand des Verschlußdeckels befinden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren und dem inneren Teildeckel (5) und (6) des Verschlußdeckels eine Freilaufkupplung angeordnet ist, die an den beiden Anschlagstellen die beiden Teildeckel (5) und (6) in Richtung der Mittelachse (37) der Behandlungstrommel (2) gegeneinander preßt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (4) der Behandlungstrommel (2) an der Durchstoßstelle der Mittelachse (3) eine Zufuhröffnung für eine Additivsubstanz vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antriebsaggregat (13) für die Behandlungstrommel (2), dem Deckelantriebsaggregat und dem Schwenkaggregat (21) ein Steuerautomat zugeordnet ist.
15. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem am äußeren Teildeckel (5) angedockten Substanzbehälter (41) durch den Verschlußdeckel hindurch in die Behandlungstrommel (2) eingefüllte körnige Substanz unter Drehen der Behandlungstrommel (2) um ihre Mittelachse (3) vorbehandelt, anschließend durch den Verschlußdeckel hindurch in den am äußeren Teildeckel (5) angedockten Substanzbehälter (41) umgefüllt und dort unter Drehen der Behandlungstrommel (2) samt angedocktem Substanzbehälter (41) um die Mittelachse (3) der Behandlungstrommel (2) nachbehandelt wird.
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