FI60505B - Foerfarande och anordning foer behandling av ett flytande aemne - Google Patents

Description

F«F*I Μ (11)KUUliLUTUSJUL,CA,SU 60505

JmTA 1 J 1 ' UTLÄGGNINGSSKRIFT

fffijS c (45) .

^ T ^ . (51) Kv.ik.3/iiw.ci.3 B 01 D 59/00 // B 01 D 57/00 SUOM I —FI N LAN D (21) Ptttnttlhakemut — p«t«ntan$eknln( T6l063 (22) HtkamlspUvf — An«eknln|sdt| 20.0U.76 * * (23) Alkuplivl—GMtlghttsdag 20.0U.76 (41) Tullut lulklMkil — Bllvlt offentllg l8.10.76

Patentti· Ja rekisterihallitus .... , — . (44) Nlhrtvlkilpinon ja kuul.julkaliun pvm. — „

Patent- oeh registerstyrelsen ' Anattkan utlagd och utukrifte» pubiicerad 30.10.81 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prloritet 17 · 0U. 75

Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Repub-liken(ZA) 75/2UU2 (71) Atomic Energy Board, Pelindaba, Pretoria, Transvaal, Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) (72) Pierre Cloete Haarhoff, Hartebeespoort, Transvaal, Werner Adolf Schumann, Brooklyn, Pretoria, Etelä-Afrikan Tasavalta-Sydafrikanska Republiken(ZA) (7U) Forssen & Salomaa Oy (5U) Menetelmä ja laite virtaavan aineen käsittelemiseksi - Förfarande och anordning för behandling av ett flytande ämne

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään virtaavan aineen käsittelemiseksi. Keksinnön kohteena on myös laite virtaavan aineen käsittelemiseksi.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että kanavaan syötetään ainevirtaus, joka sisältää vain yhtä faasia ja jonka koostumus vaihtelee sen määrätyn ominaisuuden suhteen tunnetulla tavalla virtauksen poikkileikkauksessa, joka on kohtisuorassa virtauksen liikesuuntaa vastaan, että virtaus saatetaan liikkeeseen kanavaa pitkin saattamalla se kulkemaan siipipyörän tai potkurin kautta, joka sijaitsee kanavassa syöttökohdasta myötävirtaan, hävittämättä virtauksen koostumuksen vaihtelua ja että ennen kuin virtauksen koostumuksen vaihtelu on hävinnyt ja sen jälkeen kun virtaava aine on kulkenut siipipyörän tai potkurin läpi erotetaan ainakin jotkut virtauksen osat, joilla on erilaiset koostumukset toisiinsa verrattuna, ja poistetaan ne kanavasta.

Mainittu määrätty ominaisuus voi olla fysikaalinen tai kemiallinen. Koostumukseltaan erilaiset virtauksen osat eroavat toisistaan tämän ominaisuuden suhteen. "Yhdellä faasilla" tarkoitetaan, että virtaava aine on kaasu tai että se on neste, joka muodostuu täysin sekoittuneista komponenteista, joilla ei ole rajapintoja.

Kanavaan syötettäessä virtauksen koostumus voi vaihdella määrätyn ominai suuden suhteen minimistä maksimiin. Koostumuksen vaihtelu voi olla oleel lisesti jatkuva tai se voi olla oleellisesti askelmainen.

2 60505

Kanava voi olla poikkileikkaukseltaan pyöreä tai mieluimmin rengasmainen virtauksen koostumuksen vaihdellessa kehän suunnassa mainitusta minimistä mainittuun maksimiin minimi- ja maksimikohteen ollessa vastakkaisilla puolilla.

Menetelmään voi sisältyä ennen mainittujen virtausten osien erottamista toisistaan yksi tai useampi virtaukseen kohdistuva prosessivaihe. Menetelmään voi siten sisältyä prosessivaiheena virtaavan aineen paineen muuttaminen. Virtaavan aineen saattaminen liikkeeseen kanavaa pitkin voi siten tapahtua käyttämällä aksiaalisen virtauksen aikaansaavaa siipipyörää tai potkuria siipipyörän nostaessa virtaavan aineen painetta. Menetelmään voi myös sisältyä prosessivaiheena virtaavan aineen lämpötilan muuttaminen.

Tämä voidaan suorittaa kanavan poikki ulottuvalla huokoisella lämmönvaih-dinelementillä. Menetelmään voi myös sisältyä prosessivaiheena virtaavan aineen virtauksesta poistaminen ja virtaukseen lisääminen. Virtaavaa ainetta voidaan poistaa virtauksesta isotooppien erottimella, joka muuttaa virtauksen isotooppikoostumusta ja virtaavaa ainetta voidaan myös poistaa virtauksesta tai lisätä virtaukseen kanavaan vast, kanavasta avautuvilla kanavilla.

Menetelmässä voidaan käyttää osassa kanavaa virtauksen suuntaisesti kulkevia väliseiniä erottamaan virtauksien osia toisistaan estämään siten virtauksen koostumuksen vaihtelun häviämistä.

Kanava voi muodostaa päättymättömän renkaan tai sen osan, jota pitkin virtaus kulkee ainakin osan virtausta kiertäessä renkaan ympäri useammin kuin kerran. Virtaava aine voi siten kulkea renkaan ympäri kiertäessään eri kie-rukkamaisia ratoja seuraten. Kun kanava on poikkileikkaukseltaan rengasmainen koostumuksen vaihdellessa kehän suunnassa minimistä maksimiin kuten edellä on esitetty, kierukkamaisia ratoja voi olla kaksi kummankin kulkiessa kehän suunnassa minimistä maksimiin ja kummankin kulkiessa renkaan ympäri useammin kuin kerran. Menetelmään voi myös sisältyä ainakin oean virtauksesta virtaamisen poikkeuttaminen kohdan, jossa virtaavaa ainetta syötetään kanavaan, vieressä siitä vastavirtaan ainevirtauksen ohjaamiseksi mainituille kierukkamaisille radoille.

3 60505

Renkaan voi myös muodostaa sisempi sylinterimäinen kotelo 12, joka kulkee ulomman sylinterimäisen kotelon 14 sisällä sisemmän kotelon vastakkaisten päiden avautuessa ulomman kotelon vastakkaisiin päihin, jolloin kierukkamaisilla radoilla on akselit, jotka kulkevat kehällä vastakkaisiin suuntiin koteloiden suhteen minimistä maksimiin.

Kun menetelmää sovelletaan isotooppien erottamiseen ja kanava muodostaa päättymättömän renkaan tai sen osan, jota pitkin virtaus liikkuu, virtaukseen syötettävä tai lisättävä virtaava aine lisätään mieluimmin virtauksen osaan, jonka iso-tooppikoostumus on lähinnä lisättävän virtaavan aineen koostumusta.

Kun virtaus saatetaan liikkeeseen kanavaa pitkin aksiaalisen virtauksen aikaansaavalla siipipyörällä tai potkurilla, ainevirtaus kiertyy kokonaisuutena määrätyn kulman siipipyörän tai potkurin kautta kulkiessaan. Menetelmään voi siten sisältyä virtauksen poikkeuttaminen kehän suuntaan kompressorin aiheuttaman virtauksen kiertymisen kanavan suhteen kompensoimiseksi.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että siinä on elimet, jotka muodostavat renkaan, joka sisältää kanavan, ainakin yksi syöttökohta renkaaseen ja ainakin yksi poistokohta renkaasta, siipipyörä tai potkuri yksifaasisen ainevirtauksen saattamiseksi virtaamaan rengasta pitkin ja ainakin yhden virtauksen osan kierrättämiseksi useammin kuin kerran renkaan ympäri, mainitun syöttökohdan ja poistokohdan ja mainitun siipipyörän tai potkurin ollessa järjestetty siten, että mainittu osa tai osat kukin kulkevat kieruk-kamaista rataa renkaan ympäri, kunkin kierukkamaisen radan akselin ollessa kohtisuorassa virtauksen pitkin kanavaa tapahtuvan liikkeen suuntaa vastaan ja kunkin kierukkamaisen radan täydellisen silmukan ulottuessa renkaan koko pituuden yli.

Laitteeseen voi sisältyä poikkeutuselimet rengasta pitkin virtaavan aineen poikkeuttamiseksi mainitun osan tai osien saattamiseksi kulkemaan mainittuja rataa tai ratoja pitkin.

Laitteeseen voi sisältyä osassa kanavaa yksi tai useampia virtauksen suuntaisesti kulkevia väliseiniä ja virtauksen aikaansaavana elimenä voi olla aksiaalisen virtauksen aikaansaava siipipyörä tai potkuri.

Laitteeseen voi sisältyä huokoinen lämmönvaihdinelementti, joka ulottuu mainitun kanavan poikki, ainevirtauksen lämpötilan muuttamiseksi sen virratessa rengasta pitkin.

Kanava voi olla rengasmainen, jolloin kanavan yhdessä sektorissa on pääsyöt-tökohta ja kanavan vastakkaisessa sektorissa on pääpoistokohta pääsyöttö- *i...... ’ 4 60505 kohtaan tulevan virtaavan aineen saattamiseksi jakautumaan kahteen osaan, jotka kulkevat eri kierukkamaisia ratoja seuraten renkaan ympäri pääpoisto-kohtaan. Renkaan voi muodostaa sisempi sylinterimäinen kotelo, joka kulkee ulomman sylinterimäisen kotelon sisällä sisemmän kotelon vastakkaisten päiden avautuessa ulomman kotelon vastakkaisiin päihin.

Laitteessa voi renkaaseen sisältyä isotooppien erotin ainevirtauksen isotooppien ei'ottamiseksi sen virratessa rengasta pitkin.

Laitteessa voi renkaaseen johtaa useita osasyöttökohtia, jotka ovat välimatkan päässä toisistaan ja renkaasta lähteä useita osapoistokohtia, jotka ovat välimatkan päässä toisistaan.

Seuraavassa yksityiskohtaisessa keksinnön selityksessä keksintö on esitetty tarkoituksenmukaisuussyistä liittyen pääasiassa isotooppien erotusprosessiin, jossa on jakosuhteena 1/5, ts. syöttövirtauksen murto-osa, joka poistuu erotuselementeistä rikastuneena virtauksena on 1/5 ja rikastunut virtaus on 1/4 elementistä poistuvasta köyhtyneestä virtauksesta massavirtaxksina määriteltynä. Esimerkki tarkoittaa tapausta, jossa elmenteistä poistuvat rikastunut ja köyhtynyt virtaus ovat samassa paineessa. Esimerkki soveltuu joko prosessiin, jossa käsitellään ainevirtausta, joka muodostuu vain pro-

AVC

sessikaasusta (kuten UF^, joka on rikastettava U "'"'sn suhteen) tai prosessiin, jossa käsitellään ainevirtausta, joka muodostuu prosessikaasun tai kantajakaasun, esim. H^ tai helium, seoksesta. Kuitenkin seuraavassa kaikki viittaukset kaasuvirtauksen isotooppikoostumukseen ja massavirtaukseen tarkoittavat virtauksen prosessikaasun isotooppikoostumusta ja massavir-tausta.

Keksintöä selitetään seuraavassa esimerkkien avulla oheenliitettyihin piirustuksiin viitaten.

Piirustuksissa: kuvio 1A esittää kaaviollisesti kaskadijärjestelyn, joka on sopiva jakosuh-teelle 1/5, osan virtauskaaviota, kuvio 1 esittää aksiaalileikkauksena keksinnön mukaisen virtaavan aineen käsittelylaitteen sivukuvantoa, kuvio 2 esittää kuvion 1 laitteen virtauskaaviota, 5 60505 kuviot 3A-3H esittävät kaaviollisesti kuvion 1 laitteen eri poikkileikkauksien läpi kulkevia virtauksia, kuvio 4 esittää virtauskaaviota laitteelle, joka on samankaltainen kuin kuvion 1 laite mutta pienemmälle kierrätysasteelle sovitettuna, kuviot 5A-5D esittävät kuvioita 3A-3H vastaavaa esitystä kuvion 4 virtaus-kaaviolle, kuvio 6 esittää virtauskaaviota laitteelle, joka on samanlainen kuin kuvion 1 laite, mutta sovitettuna suuremmalle kierrätysasteelle, kuviot 7A-7P esittävät kuvioita 3A-3H vastaavaa esitystä kuvion 6 virtaus- kaaviolle, kuvio 8 esittää sivukuvantona osittain leikattuna pitkin kuvion 9 viivaa VIII-VIII toista keksinnön mukaista virtaavan aineen käsittelylaitetta, kuvio 9 esittää kuvion 8 laitteen päällyskuvantoa osittain leikattuna pitkin kuvion 8 viivaa IX-IX ja kuvio 10 esittää kuvioiden 8 ja 9 mukaisen laitteen yksityiskohtaa katsottuna kuvion 9 viivan X-X suunnasta.

Kuviossa 1A viitenumero 1 viittaa yleisesti kaskadijärjestelyn osan muodostavaan lohkon osaan kaskadijärjestelyn muodostuessa useista keskenään sarjaan kytketyistä lohkoista. Jokaisessa lohkossa on joukko oleellisesti samanlaisia asteita 2, jotka kukin vuorostaan sisältävät isotooppien erottimen 3f lämmönvaihtimen 4 ja kompressorin 5* joka on sovitettu kierrättämään kaasuvirtausta peräkkäin lämmönvaihtimen 4 ja erottimen 3 läpi. Asteet 2 on yhdistetty toisiinsa elimillä, jotka muodostavat syöttövirtaukset 6, rikastuneet virtaukset 7 ja köyhtyneet virtaukset 8. Jokainen asteeseen 2 tuleva syöttövirtaus 6 muodostuu kahdesta muusta asteesta 2 tulevasta virtauksesta 7 ja 8 ja se kulkee asianomaisen kompressorin 3 ja lämmönvaihtimen 4 kautta asianomaiseen erottimeen 3» jossa se jakautuu kahteen uuteen virtaukseen 7 ja 8. Nämä uudet virtaukset kulkevat vuorostaan kahteen muuhun asteeseen 2. Kuviossa 1A lohkon osa on esitetty muodostuvaksi kolmesta neljän asteen 2 ryhmästä 9. Kuhunkin ryhmään tulee syöttönä edellisestä ryhmästä neljä rikastunutta virtausta 7 ja seuranvasta ryhmästä 9 köyhtynyt virtaus 8. Asteiden voidaan katsoa olevan kytkettynä sarjaan rikastuneiden virtausten 7 virratessa köyhtyneiden virtausten virtausten 8 virtaus- 6 60505 suuntaa vastaan kaskadia pitkin. Siten jokaisen asteen on esitetty saavan osana syötöstään seuraavasta asteesta tulevan köyhtyneen virtauksen 8 ja osana syötöstään rikastetun virtauksen, joka tulee asteesta, joka on sarjassa järjestyksessä neljäntenä taaksepäin, jolloin sarjan on katsottu etenevän pitkin kaskadia virtausten kasvavan rikastusasteen suuntaan, kukin virtaus 7 on 1/4 samasta asteesta lähtevästä virtauksesta 8 massavirtauk-sina määriteltynä ja virtaukset 7 ja 8, jotka yhtyvät virtausten 6 muodostamiseksi, ovat isotooppikoostumukseltaan suunnilleen samanlaisia. Kaskadi-järjestelyssä on tuleva syöttövirtaus, lopullinen lähtevä rikastettu virtaus ja lopullinen lähtevä köyhtynyt virtaus (ei esitetty), ja virtausnopeutta, jolla virtaavia aineita syötetään ja otetaan ulos kaskadista näiden virtauksien välityksellä, säädetään haluttujen massavirtausmäärien ja iso-tooppikoostumuksien saavuttamiseksi kaskadijärjestelyn sisällä. Edellä esitetyt asteiden 2 keskinäiset liitännät kuuluvat sisäisiin asteisiin, jotka ovat lohkon sisällä kaukana sen reunoista. Lohkon reunoilla, ts. kyseisen lohkon ja viereisten lohkojen rajapinnoilla, lohkossa on reuna-asteita, joiden liitännät muihin lohkoihin voivat olla erilaisia kaskadin rakenteesta riippuen esitettyjen asteiden 2 keskinäisiin liitäntöihin verrattuna.

Kuviossa 1 viitenumero 10 tarkoittaa yleisesti keksinnön mukaista laitetta, joka on tarkoitettu kaasujen isotooppien erottamiseen. Laitteessa 10 on si-sempi kotelon 12 ja sen ympärillä ulompi kotelo 14· Kotelo 12 on muodoltaan päistään avoin ontto sylinteri ja siinä on kapea osa 12.1 ja leveä osa 12.2 joita yhdistää kartiomainen osa 12.3* Ulompi kotelo 14 on samoin onton sylinterin kaltainen ja siinä on kapea osa 14-a ja leveä osa 14*2, joita yhdistää kartiomainen osa 14·?· Ulompi kotelo on päistään suljettu. Kapea osa 12.1. on kapean osan 14*1 sisällä, leveä osa 12.2 leveän osan 14·2 sisällä ja kartiomainen osa 12.? kartiomaisen osan 14·? sisällä.

Kotelo 12 muodostaa kanavan 16, jossa on kotelon 14 kapeaan osaan 14*1 avautuva kapea osa 16.1, ja kotelon 14 leveään osaan 14*2 avautuva leveä osa 16.2. Kotelot 12 ja 14 ovat sama-akselisia ja kotelon 12 avoimet päät sijaitsevat välimatkan päässä akselin suunnassa sisäänpäin kotelon 14 suljetuista päistä. Kotelot 12 ja 14 muodostavat välilleen rengasmaisen kanavan 18, jossa on kanavan 16 kapeaan osaan 16.1. yhteydessä oleva kapea osa 18.1 ja kanavan 16 leveään osaan 16.2 yhteydessä oleva leveä osa 18.2. Kanavat 16 ja 18 muodostavat siten yhdessä päättymättömän kanavan tai renkaan, jossa on kanavan 16 muodostama sisempi putkimainen osa ja kanavan 18 7 60505 muodostama ulompi rengasmainen osa, jonka sisällä sisempi osa on.

Kanavassa 16 on aksiaalisen virtauksen aikaansaavan siipipyörän muodostama aksiaalinen kompressori 20, jossa on akseli 20.1 ja joukko siipiä 20.2. Akseli 20.1 on sama-akselinen kanavien 16,18 kanssa ja se ulottuu kotelon 14 ulkopuolelta sisäänpäin kanavan 16 kapeaan osaan 16.1. Siivet 20.2. sijaitsevat kanavan 16 kapeassa osassa 16.1.

Kanavassa 16 on lämmönvaihdin,jossa on huokoinen lämmönvaihdinelementti 22. Lämmönvaihdin 22 ulottuu kanavan 16 leveän osan 16.2. poikki kotelon 12 kartiomaisen osan 12.3 vieressä.

Kanavan 16 leveässä osassa 16.2 on erotin 24, jossa on useita kaasun isotooppien erotuselementtejä 26 lämmönvaihtimen 22 ollessa erottimen 24 ja siipipyörän 20 välillä. Kussakin elementissä 26 on syöttökohta 26.1, joka on yhteydessä kanavan 16 kapeaan osaan 16.1, pääpoistokohta 26.2, joka on yhteydessä renkaaseen ja suunnattu kotelon 14 suljettua leveää päätä 14·2 kohti sekä ainakin yksi sivupoistokohta mainitun pääpoistokohdan ja syöttö-kohdan välillä. Kuvioissa 1-7 käytettäväksi tarkoitetut elementit ovat tyypiltään sellaisia, joiden jakosuhde on 1/5, ts. jakavat syöttövirtauksen rikastuneeseen virtaukseen ja köyhtyneeseen virtaukseen rikastuneen virtauksen ollessa 1/4 köyhtyneestä virtauksesta massavirtauksina määriteltynä. Kaksi väliseinää 28,30, jotka sijaitsevat lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 välillä ja vastaavasti kanavan 16 leveän osan 16.2 vapaassa päässä, eristävät kanavassa 16 olevan osaston 32 muusta renkaasta. Elementtien 26 syöttökohdat 26.1 ja pääpoistokohdat 26.2 tulevat renkaasta vast, johtavat renkaaseen osaston 32 ulkopuolella ja sivupoistokohdat johtavat osastoon 32. Osastossa 32 on akselilla sijaitseva poistokanava 34» joka kulkee akselin suunnassa ulospäin osastosta 32 ja kotelon 14 leveän osan 14.2 pään läpi ulos. On huomattava, että kunkin elementin 26 sivupoistokohtav>i muodostua erillisen poistokohdan sijasta elementin läpäisevästä pinnasta riippuen käytettäväksi ajatellusta isotooppien erotueprosessista.

Kanavan 18 leveään osaan 18.2 tulee putkesta muodostuva pääsyöttökohta 36, joka on suunnattu kanavaan 18 akselin suuntaisesti kohti kanavan kapeaa osaa 18.1.

Kanavan leveästä osasta 18.2 lähtee putken muodostama pääpoistokohta, joka on suunnattu kanavaan 18 vastakkaiseen aksiaaliseen suuntaan kuin syöttö 36 · 60505

Syöttokohta 36 ja poistokohta 38 sijaitsevat kanavan 18 kehällä vastakkaisilla puolilla.

Kanavan 40 muodostama toinen syöttokohta, jossa on neljä osakanavaa 40.1, 40.2, 4Ο.3 ja 40.4 kulkee kehällä kotelon 14 ympärillä.

Kanavalla 40 on osakanavistaan 40.1-40.4 rengasmaiseen kanavaan 18 useita virtauksen liittymäkohtia, jotka on sijoitettu rengasmaisen kanavan 18 kehälle. Näiden virtauksen liittymäkohtien, joisa kuviosta 1 on esitetty kaksi osoitettuna viitenumerolla 42, sijainti selitetään yksityiskohtaisemmin jäljempänä.

Kanavan 34 sisäpuoli on samalla tavoin jaettu väliseinillä neljään osaka-navaan 34.1, 34*2, 34*3 ja 34*4» jotka avautuvat virtauksien liittymäkohtien välityksellä osastoon 32. Myös tämä virtauksen liittymäkohtien järjestely selitetään yksityiskohtaisemmin myöhemmin.

Rengasmainen kanava 18 on varustettu poikkeutuselimillä, jotka on sovitettu poikkeuttamaan kanavan 18 ainevirtausta. Poikkeutuselimien toiminta selitetään yksityiskohtaisemmin jäljempänä. Poikkeutueelimiin kuuluu useita kanavassa 18 olevia poikkeutuselementtejä, jotka muodostuvat edullisimmin kaarevista poikkeutuslevyistä (ei esitetty). Levyt ovat koteloiden 14 ja 12 välissä ja muodostavat reunasta katsottuna säteen suunnassa sisäänpäin kulman laitteen 10 pitkittäissuunnan ts. polaariakselin kanssa. Levyt sijaitsevat kehällä kulkevalla renkaalla 44 välittömästi pääsyöttökohdasta 36 vastavirtaan.

Laitteen toiminta esitetään seuraavassa viitaten lisäksi kuvioon 2, jossa viitenumerolla 46 on yleisesti osoitettu kuvion 1 laitteen virtauskaavio sekä kuvioihin 3A-3H, joissa viitenumerolla 48 on yleisesti osoitettu kuvion 1 laitteen 10 eri poikkileikkauksia. Mikäli muuta ei ole esitetty samat osat on merkitty samoilla viitenumeroilla.

Laite 10 muodostaa modulin, joka on sovitettu sisältämään ryhmän asteita, jotka muodostavat kaskadijärjestelyn lohkon osan kaasujen isotooppien ero-tusprosessissa, jolloin useita samanlaisia moduleja on kytketty sarjaan. Kaasun isotooppien seos, jossa on ensimmäinen komponentti ja toinen komponentti, joka eroaa isotoopiltaan ensimmäisestä komponentista, kulkee sarjaa pitkin. Jokaisessa modulissa tapahtuu isotooppien erottumista, jolloin kaa- 9 60505 suseos jakautuu kahteen virtaukseen, eli virtaukseen, joka on rikastunut halutun esim. ensimmäisen komponentin suhteen, ja virtaukseen, joka on köyhtynyt mainitun halutun komponentin suhteen. Jokainen moduli saa syöttönään rikastuneen virtauksen sitä edeltävästä sarjan modulista ja köyhtyneen virtauksen seuraavasta modulista. Edeltävästä modulista tuleva rikastunut virtaus on merkitty yleisesti viitenumerolla 50 ja se kulkee pitkin kanavaa 40. Mainittu virtaus 50 on jakautunut neljään osavirtaukseen 50.1, 50.2, 50.5 ja 50.4* Näiden osavirtausten isotooppikooetumus on erilainen ts. niiden konsentraatiot tai rikastusasteet halutun komponentin suhteen määriteltynä halutun (ensimmäisen) komponentin ja toisen komponentin massasuhteina ovat erilaisia. Ne kulkevat vastaavasti pitkin osakanavia 40.1, 40.2, 40.3 ja 40.4· Seuraavasta modulista tuleva köyhtynyt virtaus on osoitettu viitenumerolla 52.

Köyhtynyt virtaus 52 tulee laitteen 10 kanavaan 18 pääsyöttökohdan 36 kautta. Osakanavassa 40.1 on yksi virtauksen liittymäkohta 42 kanavaan 18, joka liittymäkohta sijaitsee välittömästi myötävirtaan ja aksiaalisesti kohdakkain syöttökohtaan 36 nähden. Osavirtauksella 50.1 on oleellisesti sama isotooppikoostumus kuin virtauksella 52. Liittymä kohta 42 voidaan haluttaessa varustaa sekoituselimillä kuten esim. suuttimella levyllä tai vastaavalla virtausten 52 ja 50.1 sekoittumisen edistämiseksi. Tällainen sekoitus-elin voi olla jokaisessa jäljempänä esitetyssä liittymäkohdassa 42.

Osavirtauksen 50.1 ja virtauksen 52 muodostama yhtynyt virtaus virtaa kanavaa 18 pitkin kohti kotelon 14 kapeaa päätä 14·1· Tämä virtaus kulkee oleellisesti kanavan 18 ja, tultuaan kompressoriin 20 kanavassa 16, kompressorin 20 sektoria pitkin, joka on merkitty kuvioissa 2 ja 3A viitenumerolla 54· Mainittu virtaus 50.1, 52 virtaa pitkin mainittuja kanavan 18 ja kanavan 16 sektoreita kompressorin 20 läpi siten, että virtaus sekoittuu vain vähän sen vierellä kulkeviin virtauksiin. Mainittu virtaus 50.1,52 muodostaa siten sektorin kanavan 18 rengasmaisesta kokonaisvirtauksesta ja sektorin kanavan 16 rengasmaisesta tai pyöreästä kokonaisvirtaukeesta. Yhtyneen virtauksen 50.1,52 kulkiessa kompressorin 20 läpi kanavassa 16 kulkevan kokonaisvirtauksen sektori, jossa mainittu yhtynyt virtaus kulkee siirtyy kehän suunnassa kompressorin 20 siipien 20.2 pyörimissuuntaan. Kompressorin 20 sektori 54 seuraa siten kierukkamaista rataa kompressorin kohdalla. Tämä virtaus ei kuitenkaan oleellisesti sekoitu vierekkäisissä sektoreissa kulkeviin virtauksiin. Virtaus 50.1,52 sektorissaan 54 virtaa pitkin kanavaa 16 ja tulee lämmönvaihtimen 22 sektoriin. Lämmönvaihtimen 22 läpi kulkiessaan mainitun virtauksen lämpötilaa muutetaan halutulla mää- 10 60505 rällä, jonka jälkeen se tulee osaston 32 vastaavan sektorin elementteihin 26 erotinelementtien 26 syöttökohtien 26.1 kautta. Sektorit lämmönvaihti-messa 22 ja osastossa J>2 (ts. erottimessa 24) oncBoitettu kuvioissa 2 ja 3E viitenumerolla 54*1» Näiden sektoreiden 54*1 ei tarvitse olla välttämättä aksiaalisesti kohdakkain sektorin 34 kanssa tämän jättäessä kompressorin 20, koska on ajateltavissa, että kanavassa 16 kulkeva kokonaisvirtaus voi kiertyä kehän suunnassa kompressorin 20 ja lämmönvaihtimen 22 välillä.

Yhtynyt virtaus 50.1,52 läpikäy isotooppien erotusprosessin elementeissä 26, jotka muodostavat erottimen 24 sektorin 24.1.

Erottimen 24 sektorissa 54.1 yhtynyt virtaus 50.1,52 jakautuu rikastuneeksi virtaukseksi 56.1 ja köyhtyneeksi virtaukseksi 58.1 elementtien 26 ja-kosuhteen prosessikaasun suhteen ollessa l/5· Köyhtynyt virtaus 58.1 poistuu mainitun sektorin 54·1 muodostavien elementtien 26 pääpoistokohdista. Rikastunut virtaus poistuu mainittujen elementtien 26 sivupoistokohdista osastoon 32. Osastossa 32 rikastunut virtaus 56.1 kulkee kanavan 34 osa-kanavaan 34·1 ja sieltä sarjan seuraavaan moduliin.

Köyhtynyt virtaus 58·1 kulkee kanavaan 18 ja virtaa akselin suunnassa pitkin kanavan 18 sektoria poikkeustuslevyjen renkaaseen kohtaan 44« Se osuu yhteen tai useampaan mainituista poikkeutuslevyistä ja jakautuu kahteen osavirtaukseen 58.1, jotka kulkevat akselin suunnassa pitkin kanavaa 18 syöttökohdan 36 vastakkaisilla puolilla. Osakanavassa 40.2 on kaksi virtauksen liittymäkohtaa 42 kanavaan 18 kohdissa, joissa oeavirtaukset 58.1 kulkevat pitkin kanavaa 18. Osavirtauksiin 58.1 liittyy näiden liittymäkohtien 42 kautta osakanvasta 40.2 tuleva osavirtaus 50.2. Osavirtaukset 50.2 ja 58.1 ovat isotooppikoostumukseltaan oleellisesti samanlaisia. Yhtyneet osavirtaukset 50.2,58.1 kulkevat akselin suunnassa kanavaa 18 pitkin kotelon 14 kapeaan osaan 14.1 yhtyneen virtauksen 50.1,52 vastakkaisilla puolilla. Mainitut yhtyneet osavirtaukset 50.2, 58.1 tulevat kahteen kanavan 16 sektoriin 60 kompressorin 20 kohdalla sektorin 54 vastakkaisilla puolilla. On huomattava, että esityksen helpottamiseksi sektorit 60 on esitetty kuviossa 2 yhtenä sektorina.

Yhtyneet osavirtaukset 50.2, 58.1 kulkevat, kuten on selitetty yhtyneen virtauksen 50.1,52 yhteydessä, pitkin kanavaa 16 kapeasta osasta 16.1 lämmönvaihtimen 22 läpi erottimelle 24« Lämmönvaihtimen 22 ja erottimen sektorit, joiden läpi tai joihin nämä yhtyneet virtaukset kulkevat, on merkit- 11 60505 ty viitenumerolla 60.1. Tämä sektoripari on jällleen esitetty kuviossa 2 yhtenä sektorina lämmönvaihtimessa 22 ja erottimessa 24· Kumpikin yhtynyt osa-virtaus 50.2, 58.1 tulee erottimen 24 toisen sektorin 60.1 elementteihin 26 näiden tulokohtien 26.1 kautta.

Mainituissa erottimen 24 sektoreissa 60.1 yhtyneet osavirtaukset 50.2, 58*1 jakautuvat kumpikin rikastuneeseen osavirtaukseen 56.2 ja köyhtyneeseen osa-virtaukseen 58.2. Rikastuneet osavirtaukset 56.2 kulkevat mainituissa sektoreissa 60.1 olevien elementtien 26 sivupoistokohtien kautta osastoon 52, sieltä virtauksen liittymäkohtien kautta poistokanavan 54 osakanavaan 54*2 rikastuneen virtauksen 56.2 muodostaen ja sieltä sarjan seuraavaan moduliin.

Köyhtyneet osavirtaukset 58.2 kulkevat mainituissa sektoreissa 60.1 olevien elementtien 26 poistokohtien 26.2 kautta kanavaan 18 virtauksen 58.1 vastakkaisilla puolilla.

Osavirtaukset 58.2 kulkevat kanavaa 18 pitkin virtauksen 58.1 vastakkaisilla puolilla ja poikkeutuslevyt kääntävät niitä kohdassa 44 siten, että ne jatkavat kulkuaan pitkin kanavaa 18 yhtyneiden osavirtausten 58.1, 5Q2» niillä puolilla, jotka ovat kauempana yhtyneestä virtauksesta 50.1,52. Kohdassa, jossa osavirtaukset 58.2 kulkevat säteen suunnassa sisäänpäin kanavasta 40, niihin yhtyy osakanavasta 40.5 tuleva rikastunut virtaus 50-5 kahden virtauksen liittymäkohdan 42 kautta. Rikastuneen virtauksen 50.5 iso-tooppikoostumus on oleellisesti sama kuin osavirtausten 58.2.

Yhtyneet osavirtaukset 50.5, 58.2 kulkevat akselin suunnassa kanavaa 18 pitkin poispäin poikkeutuslevyistä kohti mainitun kanavan kapeaa osaa 18.1. Mainitut yhtyneet osavirtaukset 50.5, 58.2 ovat yhtyneiden osavirtausten 50.2, 58.1 niillä puolilla, jotka ovat kauempana yhtyneestä virtauksesta 50.1,52. Yhtyneet osavirtaukset 50.5, 58.2 tulevat kompressorin 20 kohdalla kahteen kanavan 16 sektoriin 62, jotka ovat sektorien 60 niillä puolilla, jotka ovat kauempana sektorista 54. Jälleen sektori 62 on esitetty kuviossa 2 yhtenä sektorina.

Yhtyneet osavirtaukset 50.5, 58.2 kulkevat, kuten yhtyneen virtauksen 50.1, 52 yhteydessä on selitetty, pitkin kanavaa 16 sen kapeasta osasta 16.1 lämmönvaihtimen 22 läpi erottimeen 24» Lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 sektorit, joiden läpi tai joihin yhtyneet virtaukset 50.5, 58.2 kulkevat on merkitty viitenumerolla 62.1. Jälleen tämä sektoripari lämmönvaihtimessa 22 ja erottimessa 24 on esitetty kuviossa 2 yhtenä sektorina. Kumpikin 12 60505 yhtynyt osavirtaus 50*3» 58*2 tulee erottimen 24 toisen mainituista sektoreista 62.1 elementteihin 26 niiden syöttökohtien 26.1 kautta.

Yhtyneet osavirtaukset 50*3» 58.2 jakautuvat kumpikin mainituissa erottimen 24 sektoreissa 62.1 rikastuneeseen osavirtaukseen 56.5 ja köyhtyneeseen osavirtaukseen 58.3* Rikastuneet osavirtaukset 56.5 kulkevat mainittujen sektorien 62.1 elementtien 26 sivupoistokohtien kautta osastoon 32» sieltä virtauksen liittymäkohtien kautta poistokanavan 34 osakanavaan 34*3 ja sieltä sarjan seuraavaan moduliin.

Köyhtyneet osavirtaukset 58.3 kulkevat mainittujen sektorien 62.1 elementtien 26 poistokohtien 26.2 kautta kanavaan 18 osavirtauksiin 58.2 nähden niillä puolilla, jotka ovat kauempana virtauksesta 58.1.

Osavirtaukset 58.3 kulkevat kanavaa 18 pitkin osavirtauksiin 58.2 nähden niillä puolilla, jotka ovat kauempana virtauksesta 58.1. Kohdassa 44 poik-keutuslevyt kääntävät osavirtauksia 58.3 siten, että ne jatkavat kulkuaan pitkin kanavaa 18 yhtyneisiin osavirtauksiin 58.2, 5Q3 nähden niillä puolilla, jotka ovat kauempana yhtyneistä osavirtauksista 58.1, 50.2. Ohitettuaan poikkeutuslevyt kohdassa 44 mainitut osavirtaukset 58.3 kulkevat vierekkäin muodostaen yhden virtauksen 58.3* Kohdassa, jossa virtaus 58.3 kulkee säteen suunnassa kanavaan 40 nähden sisäänpäin, siihen yhtyy virtauksen liittymäkohdan 42 kautta osakanavasta 40.4* tuleva rikastunut virtaus 50.4« Rikastuneen virtauksen 50.4 isotooppikoostumus on oleellisesti sama kuin yhtyneen virtauksen 58.3*

Yhtynyt virtaus 50.4, 58.3 virtaa, kuten on selitetty yhtyneen virtauksen 50.1,52 yhteydessä, akselin suunnassa pitkin kanavaa 18 kohti kotelon 14 kapeaa päätä 14*1. Yhtynyt virtaus 50.4, 58.3 tulee kompressoriin 20, jossa se virtaa sektorissa 64 sektorien 62 välissä. Mainittu yhtynyt virtaus 5Ο.4, 58.3 kulkee tämän jälkeen pitkin kanavaa 16 poispäin sen kapeasta o-sasta 16.1 lämmönvaihtimen 22 läpi erottimelle 24. Lämmönvaihtimen 22 ja erottimen sektorit, jonka läpi tai johon yhtynyt virtaus 50.4, 58.3 kulkee , on merkitty viitenumerolla 64.1.

Mainitussa erottimen 24 sektorissa 64.1 yhtynyt virtaus 50.4, 58.3 jakautuu rikastuneeseen osavirtaukseen 56.4 ja köyhtyneeseen osavirtaukseen 58.4« Rikastunut osavirtaus 56.4 kulkee sektorin 64.1 elementtien 26 sivupoistokohtien kautta osastoon 32, sieltä virtauksen liittymäkohdan kautta poisto-kanavan 34 osakanvaan 34*4 ja sieltä sarjan seuraavaan moduliin.

15 60505 Köyhtynyt virtaus 59*4 kulkee mainitun sektorin 64·1 elementtien 26 poisto-kohtien 26.2 kautta kanavaan osavirtausten 58.3 välissä. Virtaus 58.4 kulkee lyhyen matkaa kanavan 18 leveässä osassa, jonka jälkeen se virtaa pää-poistokanavaa 38 pitkin sarjan edelliseen moduliin.

On huomattava, että poistokanavassa 38 kulkeva virtaus 58.4 vastaa sarjan edellisessä modulissa toiminnallisesti laitteeseen 10 syöttökanavan 36 kautta tulevaa virtausta 52. Samoin virtauksia 56.1-56.4, jotka kulkevat osavirtauksina kanavan 34 osakanavissa 34·1-34·4, käsitellään sarjan seu-raavassa modulissa samalla tavalla ja niillä on sama tehtävä kuin laitteeseen 10 kanavan 40 osakanaviaa 40.1-40*4 kautta tulevilla osavirtauksilla 5O.I-5O.4.

Yhdistynyt virtaus 50.1,52, yhdistyneet osavirtaukset 50.2, 58.1, yhdistyneet osavirtaukset 50.3» 5&2 ja yhdistynyt virtaus 50.4» 58.3 kulkevat akselin suunnassa pitkin kanavia 16,18 toistensa vieressä oleellisesti toisiinsa s eko it tiimat ta lukuunottamatta vähäistä diffuusiota rajapinnoilla. Mainittavaa sekoittumista ei myöskään tapahdu mainittujen virtausten ja osavirtausten kulkiessa kompressorin 20 läpi. Havaitaan siten, että laitteessa 10 eri virtaukset ja osavirtaukset syötetään kanavaan 18 mainitun kanavan vyöhykkeessä, jossa sijaitsevat syöttökohta 36, kanava 40 ja poik-keutuslevyt kohdassa 44, niin että pitkin kanavaa 18 virtaavan kokonais-virtauksen koostumus vaihtelee halutulla tavalla poikkileikkauksessaan, joka on kohtisuorassa kanavassa kulkevan kokonaisvirtauksen liikesuuntaa vastaan. Itse asiassa koostumus muuttuu kuljettaessa vastakkaisissa suunnissa kehää pitkin pääsyöttökohdasta 36 pääpoistokohtaan 38. Mainittu koostumuksen muuttuminen tarkoittaa kaasun isotooppikoostumusta ilmaistuna ensimmäisen tai halutun komponentin konsentraationa. Kanavissa 18 ja 16 vir-taava kokonaisvirtaus saatetaan virtaamaan kompressorin 20 avulla koostumuksen vaihtelun pysyessä tämän poikkileikkauksessa oleellisesti muuttumattomana. Kokonaisvirtauksen kulkiessa lämmönvaihtimen 22 läpi siitä poistuu lämpöä ja sen kulkiessa erottimen 24 läpi ja kanavan 40 alapuolelta siitä poistuu ja vastaavasti siihen tulee lisää ainetta. Halutun komponentin kon-sentraatio kasvaa jatkuvasti kehää pitkin kuljettaessa minimistä pääpoisto-kohdassa 38 maksimiin pääsyöttökohdassa 36. Kanavien 16,18 kokonaisvirtauksen koostumus kaasun isotooppikoostumuksen suhteen vaihtelee siten kehän suunnassa minimikohdan sijaitessa maksimikohtaan nähden halkaisijan vastakkaisessa päässä.

14 60505

On huomattava, että kohdassa 44 olevista poikkeutuslevyietä ja virtauksen liittymäkohdista 42 välittömästi myötävirtaan kanavan 18 kokonaisvirtauksen koostumuksen muutos tulee olemaan jossain määrin askelmainen, koska yhdistyneen virtauksen 50.1,52 ja yhdistyneiden osavirtausten 50.2, 58.1 välillä, yhdistyneiden osavirtausten 50.2, 58*1 ja yhdistyneiden osavirtausten 5Ο.3, 58.2 välillä sekä yhdistyneiden osavirtausten 50*5» 58.2 ja yhdistyneen virtauksen 50*4» 58.3 välillä on koostumuksessa askelmaisia eroja. Tämän muutoksen askelluonne vähenee virtausten ja osavirtausten sekoittuessa diffuusiosta johtuen toisiinsa rajapinnoillaan kulkiessaan kanavassa 18 ja kanavassa 16. Askelmaisuus on selvin virtauksen 52 ja osavirtausten 58.1 välillä ja se pienenee vierekkäisten virtausten välillä kehän suunnassa siten, että askelmainen ero koostumuksissa on vähiten selvä virtauksen 58.4 ja osavirtausten 58*5 välillä. Virtausten 50.1-50.4 lisääminen kanavan 40 kautta pyrkii hidastamaan askelerojen häviämistä. Siten mainittujen virtausten ja osavirtausten kulkiessa renkaassa syöttökohdasta 36 poistokoh-taan 38 muutoksen askelmaisuus vähenee kohti jatkuvaa muuttumista minimistä maksimiin. Kokonaisvirtauksen kulkiessa kompressorin 20 läpi se kiertyy kompressorin siipien 20.2 pyörimissuuntaan, mutta minimi ja makeimi pysyvät toisiinsa nähden vastakkaisilla puolilla ja virtauksen koostumuksen vaihtelu pysyy oleellisesti muuttumattomana.

Kokonaisvirtauksen kulkiessa kompressorin 20 läpi se puristuu kokoon, lämmönvaihtimen 22 läpi kulkiessaan sen lämpötila muuttuu ja elementtien 26 läpi kulkiessaan elementit poistavat siitä virtaavaa ainetta rikastuneiden virtausten 56.1-56.4 muodostamiseksi. Erottimen 24 eri sektoreista kanavaan 18 poistuvien köyhtyneiden virtausten ja osavirtausten 58.1-58.4 isotoop-pilcoostumukset eroavat siten kanavasta 16 samoihin erottimen 24 sektoreihin tulevien eri yhdistyneiden virtausten ja osavirtausten koostumuksista. Erottimen läpi kanavaan 18 kulkevan kokonaisvirtauksen koostumusta voidaan siten katsoa muutettavan halutun komponentin konsentraation suhteen poistamalla siitä virtaavaa ainetta sen kulkiessa erottimen 24 läpi. Lisäksi on huomattava, että kanavassa 18 virtaavaan kokonaisvirtaukseen lisätään virtaavaa ainetta syöttökohdan 36 ja kanavan 40 kautta ja virtaavaa ainetta poistetaan kanavasta 18 pääpoistokohdan 38 kautta.

Kohdassa 44 olevat poikkeutuslevyt poikkeuttavat kanavassa 16 kulkevaa ai-nevirtausta. Kokonaisvirtauksen ohittaessa poikkeutuslevyt kohdassa 44 sen poikkileikkauksen isotooppikoostumuksen vaihtelu pysyy muuttumattomana sa- 15 60505 maila kun virtaavaa ainetta poiste taaja, ja lisätään kanavien 38 ja }6 katitta* Kanavissa virtaava kokonaisvirtaus muuttaa virtaussuuntaansa laitteen 10 molemmissa päissä, joissa se siirtyy kanavasta 18 kanavaan 16 ja kanavasta 16 kanavaan 18. Virtaus kulkee siten suljetussa renkaassa.

Renkaan virtauksen voidaan katsoa saavan alkunsa pääsyöttökohdan 36 läpi kulkevasta virtauksesta, johon lisätään virtauksen liittymäkohdan 42 kautta virtaus osakanavasta 40.1. Yhdistynyt virtaus 50.1,52 liikkuu pitkin rengasta erottimelle, jossa se köyhtyy elementtien 26 vaikutuksesta. Mainitun virtauksen jäljelle jäänyt osa, ts. köyhtynyt virtaus 58.1, jatkaa virtaustaan rengasta pitkin kunnes se tulee poikkeutuslevyille kohdassa 44* Tällöin se jakautuu kahteen osaaja, ts. osavirtauksiin 58.1, jotka jatkavat virtaustaan renkaan ympäri. Niihin tulee lisäystä kanavasta 40.2 kohdassa 42 olevien liittymäkohtien kautta ja yhdistyneet osavirtaukset 58.1, 50,2 virtaavat jälleen rengasta pitkin erottimelle 24, jossa ne köyhtyvät edelleen. Köyhtyneet osavirtaukset 58.2 seuraavat samanlaista jaksoa renkaan ympäri saaden lisäyksenä osakanavasta 4&3 tulevan virtauksen 50.3 virtauksen liittymäkohdissa 42. Yhtyneet osavirtaukset 50*3, 58.2 virtaavat tämän jälkeen erottimelle 24, jossa ne edelleen köyhtyvät muodostaen köyhtyneen virtauksen 58*3· Virtaukseen 58.3 tulee virtauksen liittymäkohdan 42 kautta lisäyksenä osakanavasta 40.4 tuleva virtaus 50.4* Yhdistynyt virtaus 50-4, 58.3 tekee laitteen viimeisen kierroksen erottimelle 24, jossa se köyhtyy viimeisen kerran. Köyhtynyt virtaus 58.4 poistuu tämän jälkeen pääpoistokohdasta 58. Edellä olevasta havaitaan, että pääsyöttökohdan 36 kautta tuleva virtaus 52 kiertää laitteen 10 renkaan sektoreiden 54, 54*1 läpi, jonka jälkeen se jakautuu kahdeksi virtauksiksi. Nämä virtauksen kulkevat kienukkamaisia ratoja kanavien 18,16 muodostaman renkaan ympäri, ratojen etääntyessä toisistaan kehän suunnassa vastakkaisiin suuntiin ja kulkiessa vuorollaan sektoriparien 60, 60.1 ja sektoriparien 62, 62.1 läpi.

Tämä ilmenee selvimmin kuviosta 3· Hädät etääntyvät toisistaan kunnes ne lopuksi lähenevät toisiaan ja muodostavat yhden radan sektoreissa 64, 64.1 ennen johtamistaan ulos pääpoistokohdasta 38. Radat ovat mainitussa kehän suunnassa sellaisia, että niiden kierukoiden akselit kulkevat vastakkaisesti pitkin kahta puoliympyrää nuolien 65 mukaan (kuvio JA) syöttökohdasta 36 poistokohtaan 38.

Havaitaan, että kanavan 16 tulokohdassa kompressorin 20 kohdalla kanavaan 16 virtaavaa kokonaisvirtausta voidaan pitää useina erilaisina kanavaan 16 tulevina ainevirtauksina, jotka ovat koostumukseltaan erilaisia. Kompresso- 16 60505 ri 20 pitää ne liikkeessä pitkin kanavaa ja ne eroavat toisistaan fysikaalisesti erottimessa 24· Poistuessaan köyhtyneinä erottimesta 24 kanavaan 18 niiden voidaan katsoa tulleen palautetuiksi renkaaseen. Virtaus 58.4 erotetaan lopuksi fysikaalisesti muista virtauksista (58.1, 58.2 ja 58.5) kohdassa, jossa se poistetaan renkaasta poistokohdan 38 kautta.

Jos palataan jälleen kuvioon 1A ja verrataan sitä kuvioihin 2 ja 3 havaitaan seuraavat vas taavai suude t:

Moduli, josta on esimerkkinä kuvion 1 laite 10, voi muun muassa vastata neljää kuvion 1A astetta 2, ts. yhtä ryhmistä 9, kuvion 1A ryhmän 9 asteita 2 esittää kuvioissa 2 ja 3 sektoriryhmät 54, 54*1; 60, 60.1; 62, 62.1 ja 64, 64.1, kuvion 1A rikastuneiden virtausten 7 voidaan katsoa vastaavan kuvioiden 2 ka 3 rikastuneita osavirtauksia 56.1-56.4, kuvion 1A köyhtyneiden virtausten 8 voidaan katsoa vastaavan kuvioiden 2 ja 3 köyhtyneitä osavirtauksia 58.1-58.4 ja lisäksi asteissa 2 vastaavat toisiaan kompressorit 5 (kuvio 1A) ja kompressori 20 (kuviot 1-3) sekä lämmönvaihtimet 4 (kuvio 1A) ja lämmönvaihdin 22 (kuviot 1-3). Kuvioiden 1-3 moduli 10 vastaa siten kuvioissa 2 ja 3 esitetyllä tavalla käytettynä asteiden 2 ryhmää 9 (kuvio 1A). Siten kuvion 1Δ ryhmän 9 neljän kompressorin 5 ja neljän lämmönvaihtimen 4 sijasta käytetään yhtä kompressoria 20 ja yhtä lämmönvaihdinta 22 (kuvio 1). Edelleen kuvion 1A neljän erillisen erottimen 3 tilalla käytetään yhtä erottimen 24 muodostamaa elementtien 26 kokonaisuutta. Tällöin on huomattava, että kuvion 1A ja kuvioiden 1, 2, ja 3 välisen vastaavuuden saavuttamiseksi kaikissa kaskadijärjestelyn moduleissa 10 on tarkoitus käyttää elementtejä 26, joilla on prosessikaasun suhteen jakosuhde 1/5·

Kuvioiden 1, 2 ja 3 esityksessä virtauksen 52 eri lisäyksineen ja poistoineen voidaan katsoa kiertävän laitteen läpi neljä kertaa vuorollaan sektoreiden 54, 54.1, sektoreiden 60. 60.1, sektoreiden 62, 62.1 ja sektoreiden 64, 64.1 läpi.

Kuviossa 4 viitenumerolla 66 on osoitettu yleisesti virtauskaavio, joka on kuviossa 1 esitetyn kaltainen mutta pienemmälle kierrosmäärälle sovitettuna. Kuviossa 5 on merkitty yleisesti viitenumerolla 68 kuvioita 3A-3H vastaavia esityksiä laitteelle, jolla on kuvion 4 virtauskaavio.

17 60505

Sarjassa järjestyksessä toisena taaksepäin olevasta modulista tuleva rikastunut virtaus 70 tulee kuviota 4 vastaavaan laitteeseen kahtena osa-virtauksena 70.1, 70.2 pitkin kanavaa 40, jossa on kaksi osakanavaa 40.1, 40.2. Kohdassa 42 on siten kaksi virtausliittymää kanavaan 18 toinen kanavaa 40.1 varten myötävirtaan syöttökohdasta 36 ja toinen kanavaa 40.2 varten halkaisijan vastakkaisella puolella poistokohdasta 38 myötävirtaan. Sarjan seuraavan modulin köyhtynyt virtaus tulee syöttökohdan 36 kautta virtauksen 72 muodossa. Virtaus 72 kiertää laitteen läpi kaksi kertaa kuviossa 2 esitetyn neljän sijasta. Ensimmäinen kierros tehdään kompressorin 20 sektorin 74 ja lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 sektorien 74*1 kautta. Ennen sektorien 74» 74*1 läpi kulkemista virtaukseen 72 yhtyy osakanavasta 40.1 tuleva osavirtaus 70.1. Yhtyneen virtauksen 70.1, 72 kuljettua erottimen 24 läpi ja kuten jäljempänä on selitetty muututtaa köyhtyneeksi virtaukseksi 78.1 poikkeutuslevyt kääntävät sen kohdassa 44 kanavan 18 vastakkaiselle puolelle.

Yhtynyt virtaus 70.1, 72 jakautuu erottimen 24 sektorissa 74*1 rikastuneeseen virtaukseen 76.1, joka kulkee sarjan järjestyksessä toisena seu-raavaan moduliin poistokanavan 34 osakanavan 34*1 kautta, ja köyhtyneeseen virtaukseen 78.1. Sektorin 74.1 (ja jäljempänä esitetyn sektorin 80.1) elementtien 26 jakosuhde prosessikaasun suhteen on l/5* Kanavassa 34 on kaksi osakanavaa 34·1» 34*2, jotka johtavat sarjan järjestyksessä toiseen seuraavaan moduliin. Köyhtynyt virtaus 78.1 käännetään, kuten edellä on esitetty poikkeutuslevyjen ohi kulkiessaan kohdassa 44 vastakkaiseen asemaan kanavassa 18. Mainittuun virtaukseen 78.1 yhdistyy osakanavasta 40.2 tuleva osavirtaus 70.2 ja se kiertää renkaan toisen kerran kompressorin 20, lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 läpi. Se kulkee kompressorin 20 sektorin 80 ja lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 sektorien 80.1 kautta. Erottimen 24 sektorissa 80.1 tapahtuu isotooppinen erottelu rikastuneeseen virtaukseen 76.2, joka poistuu osakanavaa 34*2 pitkin, ja köyhtyneeseen virtaukseen 78.2. Köyhtynyt virtaus 78.2 kulkee poistokohdan 38 kautta sarjan seuraavaan moduliin, ja rikastunut virtaus 76.2 jatkaa sarjan sitä seuraavaan moduliin. Sektorit 74» 74·1 ja 80, 80.1 ovat siten oleellisesti 180° sektoreita, kun taas kuvioiden 2 ja 3 tapauksessa sektorit 54* 54·1 ja 64, 64.1 ovat 90° sektoreita sektorien 60, 60.1 ja 62, 62.1 ollessa 45° sektoreita.

Kuviossa 6 viitenumerolla 82 on merkitty yleisesti virtauskaaviota laitteel la, joka on kuviossa 1 esitetyn kaltainen mutta sovitettu suuremmalle kier- ιθ 6 0 5 0 5 rosmäärälle. Kuviossa 7 viitenumerolla 84 on kerkitty yleisesti kuvioita 3A-3H vastaavia esityksiä kuvion 6 virtauskaaviolle.

Kuvion 6 ja kuvion 7 virtauskaavioiden edustaman laitteen 10 rakenne ja toiminta ovat periaatteessa samanlaisia kuin kuvioiden 1, 2 ja 3 laitteella. Pääasiallisena erona on että, poikkeutuslevyt kohdassa 44 on järjestetty siten, että sarjan edellisestä modulista tuleva köyhtynyt virtaus kulkee kahdeksan kertaa kompressorin 20, lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 läpi ennen poistumistaan pääpoistokohdan 38 kautta. Kanavassa 40 on kahdeksan osakanavaa 40.1-40.8 ja kanavassa 34 on kahdeksan osakanavaa 34·1- 34.8. Kanavan 40 osakanavissa 40.1-40.4 kulkee neljä sarjan edellisestä modulista tulevaa virtausta 88.1-88.4 ja kanavan 34 osakanavissa 34.1-34,4 kulkee neljä rikastunutta virtausta sarjan seuraavaan moduliin. Kanavan 34 osakanavat 34·5-34·8 on yhdistetty suoraan kanavan 40 osakanviin 40.5- 40.8. Tämä yhdistäminen on esitetty kuviossa 1 kaaviollisesti katkoviivoilla 89.

Peräkkäinen virtausjärjestys on seuraava: (a) Virtaus 86 tulee kanavaan 18 syöttökohdan 36 kautta. Virtaukseen 86 yhtyy kanavan 40 osakanavasta 40.5 tuleva virtaus 90.1. Virtauksen 90.1 iso-tooppikoostumus on oleellisesti sama kuin virtauksen 86. Yhtynyt virtaus 86, 90.1 kiertää pitkin kanavien 18,16 muodostamaa rengasta kuvioiden 1, 2 ja 3 yhteydessä esitettyyn suuntaan ja tulee kompressoriin 20. Se kulkee kompressorin 20 45°in sektorin 92 ja lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 45°:n sektorien 92.1 kautta. Yhtynyt virtaus 90.1, 86 jakautuu erottimen sektorin 92.1 elementeissä rikastuneeseen virtaukseen 94*1, joka kulkee mainituista elementeistä 26 osastoon 32 ja sitten osaston 32 mainituista sektoreista 92.1 virtauksen liittymäkohdan kautta osakanvaan 34*1» ja köyhtyneeseen virtaukseen, joka kulkee mainittujen elementtien 26 pääpois-tokohdista 26.2 kanavaan 18.

(b) Poikkeutuslevyt jakavat köyhtyneen virtauksen kahteen osavirtaukseen kohdassa 44, jotka virtaavat pitkin kanavaa 18 kohti een kapeaa osaa 18.1 syöttökohdan 36 ja virtauksen 86 vastakkaisilla puolilla. Mainitut osa-virtaukset 96.1 kulkevat kanavan 40 alitse, jolloin niihin yhtyy osakanavasta 40.6 virtauksen liittymäkohtien 42 kautta tulevat virtauksen 90.2 osat. Yhtyneet osavirtaukset 90.2, 96.1 kiertävät renkaassa vastakkaisilla puolilla yhtynyttä virtausta 90.1, 86 ja kulkevat kompressorin 20 suuruudel- 60505 taan 22 l/2° olevien sektorien 9β parin ja lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 suuruudeltaan 22 1/2° olevien sektorien 98.1 parien kautta. Sektorit 98 ovat sektorin 92 vastakkaisilla puolilla ja sektorit 98.1 ovat sektorin 92.1 vastakkaisilla puolilla lämmönvaihtimessa 22 ja erottimessa 24. Erottimen 24 sektorien 98.1 elementeissä 26 suoritetaan isotooppien erotus ja mainitut yhtyneet osavirtaukset 90.2, 96.1 jakautuvat rikastuneisiin osa-virtauksiin 94*2, jotka kulkevat elementtien 26 sivupoistokohtien kautta osastoon 32 ja tämän jälkeen virtauksen liittymäkohtien kautta osaston sektoreista 98.1 kanavan 34 osakanvaan 34*2, ja köyhtyneisiin osavirtauksiin 96.2, jotka kulkevat elementtien 26 pääpoistokohdista 26.2 kanavaan 18.

(c) Köyhtyneet osavirtaukset 96.2 kulkevat pitkin kanavaa 18 vastakkaisilla puolilla köyhtynyttä virtausta 96.1 kunnes ne tulevat poikkeutuslevyil-le kohdassa 44» jossa niitä poikkeutetaan siten, että ne jatkavat kulkuaan pitkin kanavaa 18 kohti sen kapeaa osaa 18.1 niillä puolilla osavirtauk-sia 96.1, jotka ovat kauempana virtauksesta 86. Oaavirtausten 96.2 kulkiessa kanavan 40 alitse niihin yhtyy osakanvasta 40.7 virtauksen liittymäkohtien 42 kautta tulevat isotooppikoostumukseltaan oleellisesti samanlaisen virtauksen 90.3 osat. Yhtyneet osavirtaukset 90.3» 96.2 kulkevat yhtyneiden osavirtausten 90.2, 96.1 niillä puolilla, jotka ovat kauempana yhtyneestä virtauksesta 90.1, 86. Mainitut yhtyneet osavirtaukset 90.3» 96.2 tulevat uusiin 22 1/2° suuruisiin kompressorin 20 sektoreihin 100, jotka ovat sektorien 98 niillä puolilla, jotka ovat kauempana sektorista 92. Yhtyneet osavirtaukset 96.2, 90.3 kulkevat tämän jälkeen 22 l/2° suuruisten lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 sektorien 100.1 parien kautta. Lämmönvaihtimen ja erottimen sektorit 100.1 ovat sektorien 98.1 niillä puolilla, jotka ovat kauempana sektorista 92.1. Erottimen 24 sektorin 100.1 elementeissä 26 tapahtuu isotooppien erottaminen ja mainitut yhtyneet osavirtaukset 90.3» 96.2 jakautuvat rikastuneisiin osavirtauksiin 94·3, jotka kulkevat elementtien 26 sivupoistokohdista osastoon 32 ja tämän jälkeen virtauksien liittymäkohtien kautta osaston 32 sektoreista 100.1 kanavan 34 osakanavaan 34·3* ja köyhtyneisiin osavirtauksiin 96.3» jotka kulkevat elementtien 26 pääpoistokohdista 26.2 kanavaan 18 osavirtausten 96.2 niillä puolilla, jotka ovat kauempana virtauksesta 96.1.

(d) Köyhtyneet osavirtaukset 96.3 kulkevat kanavaa 18 pitkin kohti Ben kapeaa osaa 18.1 osavirtausten 96.2 niillä puolilla, jotka ovat kauempana köyhtyneestä virtauksesta 96.1. Poikkeutuslevyt kääntävät köyhtyneitä osavirta-uksia 96.3 kohdassa 44 siten, että ne jatkavat kulkuaan kanavaa 18 pitkin 20 60505 köyhtyneiden osavirtausten 96.2 vierellä. Kulkiessaan kanavan 40 alitse osa-virtauksiin 96.3 yhtyy virtausten liittymäkohtien 42 kautta osakanavasta 40.8 tulevan isotooppikoostumukseltaan oleellisesti samanlaisen virtauksen 90.4 osat. Yhtyneet osavirtaukset 90.4» 96.3 kiertävät rengasta pitkin yhtyneiden osavirtausten 96.2, 90.3 niillä puolilla, jotka ovat kauempana yhtyneistä osavirtauksista 96.1, 90.2, ja kulkevat 22 l/2° suuruisten kompressorin 20 sektorien 102 parin sekä kahden 22 l/2° suuruisten lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 sektorien 102.1 kautta. Erottimen 24 sektorien 102.1 elementeissä 26 tapahtuu isotooppien erottaminen ja mainitut osavirtaukset 90.4» 96.3 jakautuvat rikastuneisiin osavirtauksiin 94·4 ja köyhtyneisiin osavirtauksiin 96.4· Rikastuneet osavirtaukset 94*4 kulkevat mainittujen elementtien sivupoistokohtien kautta osastoon 32 ja osaston 32 sektoreista 102.1 virtauksen liittymäkohtien kautta kanavan 34 osakanavaan 34·4· Köyhtyneet osavirtaukset 96.4 kulkevat elementtien 26 pääpoistokoh-tien 26.2 kautta kanavaan 18 köyhtyneiden osavirtausten 96.3 niillä puolilla, jotka ovat kauempana köyhtyneistä osavirtauksista 96.2. Köyhtyneet osa-virtaukset 96.4 virtaavat kanavaa 18 pitkin poikkeutuslevyille kohdassa 44» jossa ne poikkeutetaan jatkamaan kulkuaan kanavassa 18 köyhtyneiden osa-virtausten 96.3 niillä puolilla» jotka ovat kauempana köyhtyneistä osavirtauksista 96.2.

(e) Kohdassa, jossa köyhtyneet osavirtaukset 96.4 alittavat kanavan 40 niihin yhtyy virtauksen liittymäkohtien 42 kautta kanavan 40 osakanavaa 40 pitkin sarjan edellisestä modulista tulevan isotooppikoostumukseltaan oleellisesti samanlaisen virtauksen 88.1 osat. Yhtyneet osavirtaukset 96.4» 88.1 kiertävät rengasta pitkin yhtyneiden osavirtausten 96.3* 9Ck4 niillä puolilla, jotka ovat kauempana yhtyneistä osavirtauksista 96.2, 90.3· Yhtyneet osavirtaukset 96.4* 88.1 kulkevat 22 1/2° suuruisten kompressorin 20 sektorien 104 parin kautta sektorien 102 vieressä. Tämän jälkeen ne kulkevat 22 1/2° suuruisten lämmönvaihtimen 22 sektorien 104.1 parin kautta kahteen 22 1/20 suuruiseen erottimen 24 sektoriin 104.1. Erottimen 24 sektorien 104.1 elementeissä 26 tapahtuu isotooppien erottaminen ja mainitut yhtyneet osavirtaukset 96.4, 88.1 jakautuvat rikastuneisiin osavirtauksiin 90.1 ja köyhtyneisiin osavirtauksiin 96.5· Rikastuneet osavirtaukset 90.1 kulkevat elementtien 26 sivupoistokohdista osastoon 32 ja tämän jälkeen osaston 32 sektoreista 104.1 virtauksen liittymäkohtien kautta kanavan 34 osakanavaan 34·5· Köyhtyneet osavirtaukset 96.5 kulkevat elementtien 26 pääpoistokohdis-ta kanavaan 18 köyhtyneiden osavirtausten 96.4 vierellä niillä puolilla, jotka ovat kauempana köyhtyneistä osavirtauksista 96.3* Köyhtyneet osavir- 21 60505 taukset 96.5 kulkevat tämän jälkeen kanavaa 18 pitkin köyhtyneiden osavir-tausten niillä puolilla, jotka ovat kauempana köyhtyneistä osavirtauksista 96.3» poikkeutuslevyille kohtaan 44* Poikkeutuslevyillä köyhtyneitä osavirtauksia 96.5 poikkeutetaan siten, että ne jatkavat kulkuaan kanavaa 18 pitkin köyhtyneiden osavirtausten 96.4 vieressä.

(f) Kohdassa, jossa köyhtyneet osavirtaukset 96.5 alittavat kanavan 40, niihin yhtyy virtauksen liittymäkohtien 42 kautta osakanavaa 40.2 pitkin sarjan edellisestä modulista tulevan isotooppikoostumukseltaan oleellisesti samanlaisen virtauksen 88.2 osat. Yhtyneet osavirtaukset 96.5» 88.2 kulkevat 22 1/2° suuruisten kompressorin 20 sektorien 106 parin kautta sektorien 104 vieressä. Tämän jälkeen yhtyneet osavirtaukset 96.5» 88.2 kulkevat pitkin kanavaa 16 kahden 22 l/2° suuruisen lämmönvaihtimen 22 sektorin 106.1 kautta sektorien 104.1 vieressä kahteen 22 1/2° suuruiseen erottimen 24 sektoriin 106.1, jotka ovat sektorien 104-1 vieressä. Erottimen 24 sektorien 106.1 elementeissä 26 tapahtuu isotooppien erottaminen ja mainitut yhtyneet osavirtaukset 96.5» 88.2 jakautuvat kahteen rikastuneeseen osavirtaukseen 90.2 ja kahteen köyhtyneeseen osavirtaukseen 96.6. Rikastuneet osavirtaukset 90.2 kulkevat elementtien 26 sivupoistokohtien kautta osastoon 32 ja tämän jälkeen osaston 32 sektoreista 106.1 virtauksen liittymäkohtien kautta kanavan 34 osakanavaan 34*6. Köyhtyneet osavirtaukset 96.6 kulkevat kanavaan 18 ja kanavaa 18 pitkin köyhtyneiden osavirtausten 96.5 vierellä ja niillä puolilla, jotka ovat kauempana köyhtyneistä osavirtauksista 96.4« Poikkeutuslevyillä kohdassa 44 köyhtyneet osavirtaukset 96.6 poikkeutetaan jatkamaan kulkuaan kanavaa-18 pitkin köytynei-den osavirtausten 96.5 vierellä.

(g) Kohdassa, jossa köytyneet osavirtaukset 96.6 alittavat kanavan 40, niihin yhtyy virtauksen yhtymäkohtien 42 kautta osakanavaa 40.3 pitkin sarjan edellisestä modulista tulevan isotooppikoostumukseltaan oleellisesti samanlaisen virtauksen 88.3 osat. Yhtyneet osavirtaukset 96.6, 88.3 kulkevat pitkin kanavaa 18 kompressorille 20. Mainitut yhtyneet osavirtaukset 96.6, 88.4 kulkevat 22 1/2° suuruisten siipipyörän 20 sektorien 108 parin kautta sektorien 106 vieressä. Tämän jälkeen yhtyneet osavirtaukset 96.6, 88.3 kulkevat kahden 22 1/2° suuruisen lämmönvaihtimen 22 sektorien 108.1 kautta sen sektorien 106.1 vieressä kahteen 22 1/2° suuruiseen erottimen 24 sektoriin 108.1, jotka ovat tämän sektorien 106.1 vieressä. Erottimen 24 sektorien 108.1 elementeissä 26 tapahtuu isotooppien erottaminen ja mainitut yhtyneet osavirtaukset 96.6, 88.3 jakautuvat kahteen rikastuneeseen osavirtaukseen 22 60505 90.3 ja kahteen köyhtyneeseen osavirtaukseen 96·7* Rikastuneet osavirtauk-set 90.3 kulkevat elementtien 26 sivupoistokohdista osastoon 32 ja tämän jälkeen osaston 32 mainituista sektoreista 108.1 virtauksen liittymäkohtien kautta kanavan 34 osakanavaan 34·7- Köyhtyneet osavirtaukset 96.7 kulkevat kanavaan 18 ja virtaavat sitä pitkin köyhtyneiden osavirtausten 96.6 vieressä niillä puolilla, jotka ovat kauempana köyhtyneistä osavirtauksis-ta 96.5, poikkeutuslevyille kohtaan 44· Poikkeutuslevyt poikkeuttavat köyhtyneitä osavirtauksia 96.7 siten, että ne jatkavat virtaustaan pitkin kanavaa 18 köyhtyneiden osavirtausten 96.6 vierellä.

(h) Kohdassa, jossa osavirtaukset 96.7 alittavat kanavan 40, niihin yhtyy virtauksen liittymäkohtien 42 kautta osakanavaa 40.4 pitkin sarjan edellisestä modulista tulevan isotooppikoostumukseltaan olellisesti samanlaisen virtauksen 88.4 osat. Yhtyneet osavirtaukset 88.4, 96.7 virtaavat eitten kanavaa 18 pitkin kompressorille 20. Havaitaan, että köyhtyneiden osavirtausten 96.7 ohitettua poikkeutuslevyt kohdassa 44 ne yhtyvät yhdeksi köyhtyneeksi virtauksiksi, joka virtaa pitkin kanavaa 18 köyhtyneiden osavirtausten 96.6 vierellä niiden välissä. Yhtynyt virtaus 88.4, 96.7 kulkee 45° suuruisen kompressorin 20 sektorin 110 kautta. Tämän jälkeen mainittu yhtynyt osavirtaus 96.7, 88.4 kulkee 45° suuruisen lämmönvaihtimen 22 sektorin 110.1 kautta ja tulee 45° suuruiseen erottimen 24 sektoriin 110.1. Sektori 110 on sektorien 108 välissä ja sektorit 110.1 ovat lämmönvaihtimen 22 eek-toriparin 108.1 ja vast, erottimen 24 sektoriparin 108.1 välissä. Erottimen 24 sektorin 110.1 elementeissä 26 tapahtuu isotooppien erottaminen ja mainittu yhtynyt virtaus 96.7, 88.4 jakautuu rikastuneeseen virtaukseen 90.4 ja köyhtyneeseen virtaukseen 96.8. Rikastunut virtaus 90.4 kulkee elementtien 26 sivupoistokohtien kautta osastoon 32 ja tämän jälkeen osaston 32 sektoreista 110.1 virtausten liittymäkohdan kautta kanavan 34 osakanavaan 34·8. Köyhtynyt osavirtaus 96.8 kulkee erottimen 24 sektorin 110.1 elementtien 26 pääpoistokohdista 26.2 kanavaan 18 köyhtyneiden osavirtausten 96.7 välissä. Mainittu köyhtynyt osavirtaus 96.8 kulkee pitkin kanavan 18 yhtä sektoria köyhtyneiden osavirtausten 96.7 välissä ja poistuu pää-poistokohdasta 38.

On huomattava, että samoin kuin kuvioissa 2 ja 4, sektoriparit 98,100,102, 104,106,108 ja sektoriparit 98.1, 100.1, 102.1, 104*1, 106.1 ja 108.1 on esitetty kuviossa 6 selvyyden vuoksi yhtenä sektorina. Virtauskaaviota 82 vastaavan laitteen läpi virtaavien eri virtausten isotooppikoostumukset on 25 60505 järjestetty siten, että rikastuneiden virtausten 90.1-90.4 isotooppikoostu-mukset vastaavat järjestyksessä virtauksen 86 ja köyhtyneiden oeavirtaus-ten 96.1-96.3 isotooppikoostumuksia. Virtausten 90.1-90.4 virtaaminen osa-kanavista 34·5-34*8 osakanviin 40.5-40.8 merkitsee laitteiston 82 suhteen sisäistä kertoa. Rikastuneet virtaukset 94*1-94.4 vastaavat virtauksia 88.1-88.4 ja ne kulkevat sarjan seuraavaan moduliin. Köyhtynyt virtaus 96.8 vastaa virtausta 86 ja se virtaa sarjan edelliseen moduliin.

Samoin kuin kuvioiden 2 ja 3 yhteydessä kuvioiden 4-7 yhteydessä selitetyillä kuvion 1 elementeillä 26 on prosessikaasun suhteen jakosuhde 1/5«

Kuvio 4 ja 5 ja kuvio 1A vastaavat toisiaan seuraavasti:

Kuvioita 4 ja 5 vastaavaan kuvion 1 moduliin 10 sisältyy kakei astetta 2 (kuvio 1A) ts. ryhmä, jossa on puolet kuvion 1A kunkin ryhmän 9 asteista (tai puoli tällaista ryhmää 9)» kuvioiden 4 ja 5 ryhmän muodostavat kaksi astetta 2 (kuviot 1A) on esitetty kuvioissa 4 ja 5 sektoriryhminä 74» 74*1 vast. 80, 80.1, kuvion 1A syöttövirtauksina 6 voidaan pitää kuvioiden 4 ja 5 virtauksia 70.1, 72 ja 70.2, 78.1, kuvion 1A rikastuneina virtauksina 7 voidaan pitää kuvioiden 4 ja 5 rikastuneita osavirtauksia 76.1, 76.2 ja kuvion 1A köyhtyneinä virtauksina 8 voidaan pitää kuvion 4 köyhtyneitä osa-virtauksia 78.1 78.2.

Tutkittaessa kuviota 1A havaitaan myös, että kuvioita 4 ja 5 vastaavan modulin 10 syöttövirtausten 70*1, 70.2 on tultava sarjassa järjestyksessä toisena taaksepäin olevasta modulista ja sen rikastuneiden virtausten 76.1, 76.2 on kuljettava sarjan järjestyksessä toisena seuraavaan moduliin.

Kuviot 6 ja 7 ja kuvio 1A vastaavat toisiaan seuraavasti:

Kuvioita 6 ja 7 vastaavaan kuvion 1 moduliin 10 sisältyy kahdeksan kuvion 1A astetta 2 ts. siihen sisältyy ryhmä, jossa on kaksi kertaa enemmän asteita kuin kuvion 1A ryhmässä 9 (tai kaksi tällaista ryhmää 9), kuvioiden 6 ja 7 ryhmän muodostavat kahdeksan astetta 2 on esitetty kuviois- 24 60 5 0 5 sa 6 ja 7 sektoriryhminä 92, 92.1; 98, 98.1; 100, 10Q1; 102, 102.1; 104, 104.1; 106, 106.1; 108, 108.1 ja 110, 110.1, kuvion 1A syöttövirtauksina 6 voidaan pitää kuvioiden 6 ja 7 virtauksia 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 ja 96.7, 88.4, kuvion 1A rikastuneina virtauksina 7 voidaan pitää kuvioiden 6 ja 7 rikastuneita osavirtauksia 94-1-94*4 ja 90.1-90.4 ja kuvion 1A köyhtyneinä virtauksina 8 voidaan pitää kuvion 6 köyhtyneitä osavirtauksia 96.1-96.8.

Samoin kuin kuvioiden 2 ja 3 yhteydessä kuvioissa 1 ja 4-7 asteissa 2 kompressorit 5 (kuvio 1A) vastaavat kompressoria 20 (kuviot 1 ja 4-7) ja läm-mönvaihtimet 4 (kuvio 1A) vastaavat lämmönvaihdinta 22 (kuviot 1 ja 4—7)· Siten kuvion 1 modulin 10 sisältyy, kun sitä käytetään kuvioissa 4 ja 5 esitetyllä tavalla, puolet asteiden 2 ryhmästä 9 (tai ryhmä, joka on kooltaan puolet mainitusta ryhmästä 9) (kuvio 1A). Kahden kompressorin 5 ja kahden lämmönvaihtimen 4 (kuvio 1A) asemasta tarvitaan siten yksi kompressori 20 ja yksi lämmönvaihdin 22 (kuvio 1). Samalla tavoin moduliin 10 sisältyy, kun sitä käytetään kuvioissa 6 ja 7 esitetyllä tavalla, kaksi asteiden 2 ryhmää 9 (tai ryhmä, joka on kooltaan kaksinkertainen ryhmään 9 verrattuna) (kuvio 1A). Yksi kompressori 20 ja yksi lämmönvaihdin 22 korvaavat siten kahdeksan kuvion 1A kompressoria 5 ja lämmönvaihdinta 4-

Lisäksi kuvioista 4 ja 5 sekä 6 ja 7 ilmenee, että useiden kuvion 1A erottimien 3 sijasta voidaan käyttää yhtä erotinta 24-

Keksintöä on selitetty viittaamalla erikoisesti kaasujen isotooppien ero-tuslaitteeseen. Laite 10 muodostaa tällaisten laitteiden kaskadityyppisen sarjan modulin. Kuviossa 1 on esitetty yksi laite 10 ja ajatuksena on, että modulit 10 ovat oleellisesti samanlaisia läpi koko kaskadijärjestelyn. Siten koteloiden 12,14, kompressorin 20, lämmönvaihtimen 22, erottimen 24 ja osaston 32, syöttökohdan 36 ja poistokohdan 38 sekä kanavien 34,40 ko-konaismitat ja keskinäiset asemat ovat oleellisesti samanlaisia jokaisessa modulissa. Kuitenkin kaskadin modulien jonoa pitkin edettäessä kaskadiin tulevasta syöttövirtauksesta kohti joko lopullista lähtevää rikastunutta virtausta tai lopullista lähtevää köyhtynyttä virtausta kaskadia pitkin eteenpäin ja taaksepäin kulkevat massavirtaukset pienenevät. Siten neljän asteen ryhmän 9 kokonaismassavirtausten käsittelemiseksi voidaan tarvita useita moduleja 10 lähellä kaskadin syöttövirtausta olevassa lohkossa.

25 60505

Kaskadin keskellä voi ehkä yksi moduli 10 käsitellä neljän asteen ryhmän 9 kokonaismassavirtauksen ja lähellä kaskadin rikastuneen tai köyhtyneen virtauksen lopullista poistokohtaa yksi moduli 10 voi ehkä käsitellä enemmän kuin neljän asteen ryhmän 9 kokonaismassavirtauksen.

Kuten kuvioissa 2 ja 3 on esitetty moduliin 10 voi sisältyä kaskadijärjes-telyn lohkon 1 neljän asteen ryhmä 9» johon ryhmään 9 tulee neljä rikastunutta virtausta (50.1-50.4) edellisestä modulista tai ryhmästä ja johon tulee yksi köyhtynyt virtaus 52 sarjan seuraavasta modulista tai ryhmästä. Tämä voi edustaa kaskadijärjestelyn keskellä olevaa modulia.

Toisaalta kuvioissa 4 ja 5 on esitetty virtauskaaviot modulilla 10, johon tulee kaksi rikastunutta virtausta 70.1 ja 70.2 modulista, joka on järjestyksessä toinen taaksepäin, ja yksi köyhtynyt virtaus 72 seuraavasta modulista. Kuviot 4 ja 5 voivat siten edustaa lähellä kaskadijärjestelyn alkua olevaa modulia, jossa laite 10 voi käsitellä noin puolta neljän asteen ryhmän 9 kolconaismassavirtauksesta. Kokonaismassavirtauksen käsittelemiseksi voidaan siten käyttää kahta laitetta 10, jotka muodostavat asteiden ryhmän 9 (kuvio 1A). Edellisestä asteiden ryhmästä tulevat rikastuneet virtaukset (neljä) virtaavat mainittuihin kahteen moduliin 10 ja seuraavasta asteiden ryhmästä 9 tuleva köyhtynyt virtaus (yksi) virtaa toiseen mainituista kahdesta modulista 10. Kuvion 1 moduli 10 kuvioihin 1A, 4 ja 5 liittyvänä sisältää siten ryhmän 9 puolikkaan.

Kuvioissa 6 ja 7 virtauskaaviot on esitetty lähellä kaskadijärjestelyn loppua olevalle kohdalle. Tässä kohdassa kuvion 1 laite 10 voi tehkä käsitellä kokonaismassavirtauksen kaksinkertaisena. Kuvioihin 6 ja 7 liittyvänä laitteeseen 10 sisältyy siten kaskadijärjestelyn kaksi ryhmää 9 (kuvio 1A). Itse asiassa sektoreihin 92,99*100 ja 102 yhdessäsektoreiden 92.1, 98.1, 100.1 ja 102.1 kanssa sisältyy modulin 10 korkeampi ryhmä 9 ja sektoreihin 104, 106, 108 ja 110 yhdessä sektoreiden 104·1, 106.1, 108.1 ja 110.1 kanssa sisältyy modulin 10 alempi ryhmä 9. Siten mainittuun alempaan ryhmään tulee neljä rikastunutta virtausta (88.1-88.4) kaskadijärjestelyn edellisestä asteiden ryhmästä (eri modulissa 10) ja köyhtynyt virtaus 96*4 kahden osavirtauksen muodossa mainitusta korkeammasta ryhmästä ja sen rikastuneet poistovirtaukset (90.1-90.4) kulkevat mainittuun korkeampaan ryhmään köyhtyneen poistovirtauksen 96.8 kulkiessa mainittuun edelliseen ryhmään. Vastaavasti mainittuun korkeampaan ryhmään tulee rikastuneet virtaukset (90.1-90.4) mainitusta alemmasta ryhmästä ja köyhtynyt virtaus (86) sarjan seuraavasta ryhmästä (toisessa modulissa) ja sen rikastuneet poistovirtauk- 26 60505 set (94*1-94·4) kulkevat mainittuiin sarjan seuraavaan ryhmään sen köyhtyneen poistovirtauksen (96.4) kulkiessa mainittuun alempaan ryhmään.

Siten kuljettaessa kaskadijärjestelyä pitkin siihen tulevasta syöttövirta-uksesta kohti lopullista rikastunutta tai köyhtynyttä poistovirtaustas (a) Alkukohdassa ja sen lähellä pitkin kaskadijärjestelyä etenevät rikastuneet virtaukset kulkevat modulista järjestyksessä toisena seuraavaan moduliin kunkin neljän asteen 2 ryhmän 9 ollessa niin monen moduliin 10 sisällytettynä kuin kokonaismassavirtauksen käsittelemiseksi on tarpeen (kuviot 4 ja 5)· (u) Pitkin kaskadijärjestelyä edettäessä asteiden ryhmää kohti tarvittava modulien lukumäärä vähenee kunnes kokonaismassavirtauksen käsittelemiseksi tarvitaan yksi moduli (kuviot 2 ja 3) ja (c) kaskadin loppua kohti edettäessä yhteen moduliin 10 voi sisältyä kaksi tai useampia ryhmiä (kuviot 6 ja 7)·

Kuvioissa 8 ja 9 on esitetty toinen laite virtaavan aineen käsittelemiseksi keksinnön mukaisesti. Mikäli muuta ei ole esitetty kuvioissa on käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1.

Siten viitenumerolla 10 onosoitettu yleisesti laite, jossa on sisempi kotelo 12 ja sisemmän kotelon 12 ympärillä ulompi kotelo 14· Sisemmän kotelon 12 sisällä on oleellisesti sylinterimäinen keskuselin 112 ja ulompi kotelo 14 on sylinterimäisen astian tai säiliön 114 sisällä.

Kotelo 12 ja keskuselin 112 ovat sama-akselisia ja muodostavat välilleen kanavan 16, joka on rengasmainen. Kotelot 12,14 vuorostaan muodostavat vä- 1-lilleen kanavan 18, joka myös on rengasmainen. Kanavan 16 vastakkaiset päät avautuvat säteen suunnassa kanavan 18 vastakkaisiin päihin. Kanavat 16,18 muodostavat siten päättymättömän kanavan tai renkaan, jossa on kanavan 16 muodostama sisempi rengasmainen osa ja kanavan 18 muodostama ulompi rengasmainen osa, jonka sisällä sisempi osa on.

Kanavassa 16 on aksiaalikompressori 20 säiliön 114 toisessa päässä 114»1. Kompressorissa 20 on akseli 20.1 ja siivet 20.2. Akseli 20.1 on sama-akse-linen kanavien 16,1Θ kanssa ja ulkonee säiliön 114 ulkopuolelta sisäänpäin mainitussa päässä 114·1·

Kanavassa 18 on huokoinen lämmönvaihdinelementti 22 säiliön 114 vastakkai sessa päässä 114.2, missä kanava l6arautuu säteen suunnassa kanavaan 16.

Lämmönvaihdin 22 on rengasmainen.

27 60505

Erotin 24 on samoin rengasmainen ja se sijaitsee kanavassa 18 ja ulottuu lämmönvaihtimesta 22 kohti säiliön päätä 114*1 ollen lämmönvaihtimeen 22 päin kapenevan katkaistun kartion muotoinen. Kaasun isotooppien erotusele-mentit 26, jotka vastaavat kuvion 1 elementtejä 26, sijaitsevat erottimes- sa 24*

Kanavan 18 osa lämmönvaihtimen 22 ja erottimen 24 välillä, joka on esitetty viitenumerolla 18.1, sijaitsee säteen suunnassa ulospäin erottimesta 24 erottimeen ja kotelon 14 välillä. Kanavan 18 osa, joka on osoitettu viitenumerolla 18.2, lämmönvaihtimesta 22 katsottuna erottimen 24 toisella puolella sijaitsee säteen suunnassa sisäänpäin erottimesta 24 erottimen 24 ja kotelon 12 välillä.

Erottimen 24 elementtien 26 syöttökohdat 26.1 ovat yhteydessä kanavaan 18 väliseinän 28 läpi suunnattuna kanavan 18 osaan 18.1. Erotuselementtien 26 pääpoistokohdat 26.2 ovat väliseinän 30 läpi yhteydessä erottimen 24 ja kotelon 12 välillä olevaan kanavan 18 osaan 18.2. Osastossa 32, jonka sisällä erotin 24 on, on poistokanava 34» jonka muodostaa kotelon 14 ympäri säiliön 114 päässä 114*1 kulkeva rengasmainen osasto. Kaasunerotindementtien sivupoistokohdat avautuvat kanavaan 34* Kanavassa 34 on kaksitoista kehällä tasaisin välimatkoin olevaa säteen suunnassa ulospäin ulkonevaa poisto-kohtaa 116.

Pääsyöttökohta 36 tulee kanavaan 18 säiliön 114 päässä 114*1 akselin suunnassa ulospäin poistokohtien 116 renkaasta. Syöttökohdan 36 vastakkaisella puolella on pääpoistokohta 36» joka on samoin yhteydessä kanavaan 18.

Lisäsyöttökanava 40 on rengasmainen ja se kulkee kompressorin 20 akselin 20.1 ympärillä akselin suunnassa ulospäin kompressorista 20. Kanavaa 40 rajoittaa nysämuodostelma 118, joka ulkonee sama-akselisesti säiliön 114 päästä 114.1. Nysämuodostelmä 118 on kiinnitetty mainittuun säiliön 114 päähän pulteilla ja siinä on päätylevy 118.1, josta akseli 20.1 ulkonee akselin suunnassa ulospäin, mainitun päätylevyn 118.1 ollessa varustettu tii-vistyselimillä 118.2.

28 60505

Nysämuodostelmassa 118 ja keskuselimen 112 kompressorin 20 puoleisessa päässä olevassa asennuselimessä 122 on laakerit 120 akselia 20.1 varten.

Kanavassa 40 on aksiaalikompressori 124, jossa on akselille 20.1 asennetut siivet 124.1. Kanavassa 40 on 12 syöttökohtaa 126, jotka ovat kehällä tasaisen välimatkan päästä toisistaan ja joihin liittyy nysämuodostelmassa 118 olevat kanavat 126, jotka avautuvat säteen suunnassa ulospäin. Kanava 40 avautuu akselin suuntaisena kanavaan 16 kohdassa, jossa kanava 18 on säteen suuntaisena yhteydessä kanavaan 16 säiliön 114 päässä 114*1·

Keskuselimen 112 pää on yhdistetty säiliön 114 päässä 114-2 kulkuaukon kanteen 128 palje-elimellä 130, joka voi laajeta ja painua kokoon. Kompressorin 20 poistokohdassa on diffusori 131*

Kuten erikoisesti kuviosta 9 ilmenee kanava 16, lämmönvaihdin 22, erotin 24 ja kanava 18 on jaettu akselin suuntaisiin osastoihin useilla säteettäi-sillä akselin suuntaisilla kehällä välimatkan päässä toisistaan olevilla väliseinillä 132. Kuviossa on esitetty 48 väliseinien 132 lukumäärän 48 sopiessa tyypillisesti käytettäväksi erottimen 24 yhteydessä, jonka jakosuh-de on suunnilleen l/20.

Väliseinät on varustettu poikkeutuselimillä, jotka on sovitettu poikkeuttamaan pitkin kanavien 16,18 muodostamaa rengasta virtaavaa ainevirtausta kehän suunnassa mainittujen kanavien suhteen. Poikkeutuselimet ovat kanavassa 18 kohdassa 134· Kuvion 10 kaaviollisessa esityksessä on esitetty esimerkkinä poikkeutuselimet kohdassa 138 olevina väliseinien 132 katkoksina, jolloin poikkeutuslevyt 140, jotka muodostuvat mainittujen väliseinien 132 osista, muodostavat kehän suunnasaa kulman mainittujen väliseinien muun osan kanssa tehden siten mahdolliseksi virtauksen kahden väliseinän 132 välisestä osastosta eri väliseinäparin väliseen toiseen osastoon.

Kuvioiden 8 ja 9 modulin 10 toiminta on oleellisesti samanlainen kuin kuvion 1 modulilla. Sarjan edellisestä modulista tai edellisestä moduleista tuleva rikastunut virtaus ja/tai poistokohdista 116 tuleva uudelleen kierrätettävä kaasu kulkee kanavaa 40 pitkin kanavaan 40 syöttökohtien 126 kautta tulevien 12 osavirtauksen muodossa. Mainittu rikastunut virtaus kulkee kompressorin 124 läpi ja tulee kanavaan 16, joka sijaitsee vastavirtaan kompressoriin 20 nähden.

25 60505

Sarjan seuraavasta modulista 10 tuleva köyhtynyt virtaus tulee kanavan 18 pääsyöttökohdan 36 kautta. Tämä köyhtynyt virtaus kulkee säteen suunnassa sisäänpäin kanavaan 18 ja sieltä kanavaan 16 ja kompressoriin 20. Mainittu seuraavista modulista tuleva köyhtynyt virtaus kulkee akselin suuntaisesti kanavaa 16 pitkin kanavan kotelon 114 pään 114*2 puoleiseen päähän käyttäen omaa kanavan 16 sektoriaan. Se kulkee lämmönvaihtimen 22 läpi kanavan 18 osaan 18.1, sieltä erottimeen 24 ja sieltä sen köyhtynyt osa kulkee kanavan 18 osaan 18.2 esitettyjen nuolien suunnassa ja sen rikastunut osa kulkee kanavaan 34·

On huomattava, että seuraavasta modulista pääsyöttökohdan 36 kautta tulevan köyhtyneen virtauksen käyttämä sektori voi muodostua useista väliseinien 132 välisistä osastoista. Poikkeutuslevyillä 140 kanavan 18 kohdassa 134 mainittu köyhtynyt virtaus jakautuu kahteen osaan, jotka jatkavat virtaustaan rengasta pitkin asianomaisissa sektoreissaan pääsyöttökohdan 36 kautta tulevan köyhtyneen virtauksen käyttämän sektorin vastakkaisilla puolilla. Tässä suhteessa on huomattava, että väliseinät 132 eivät ole koko pituudeltaan yhdensuuntaisia modulin 10 polaariakselin kanssa. Ne ovat muotoiltuja muodostamaan kulman mainittuun akseliin nähden siten, että väliseinien välille muodostuvat osastot purkautuvat kompressorin 20 asianomaisiin sektoreihin tai sektoriin. Tämän väliseinien järjestelyn tehtävänä on kompensoida kompressorin aiheuttama kaasuvirtauksen kiertyminen mainitun akselin ympäri virtauksen kulkiessa kompressorin läpi. Mainitut kaksi köyhtyneen virtauksen osaa jatkavat virtaustaan pitkin kierrukkamaisia ratojaan vastakkaisiin suuntiin kehän suunnassa modulin 10 ympäri, kuten on selitetty kuvion 1 yhteydessä, kunnesne lopuksi jälleen yhtyvät ja tulevat ulos pääpoistokohdasta 28 modulin 10 köyhtyneenä virtauksena, joka kulkee sarjan edelliseen moduliin.

Verrattaessa kuvioita 8 ja ^»kuviota 1 havaitaan, että kanavaan 40 johtavat syöttökohdat 126 vastaavat kuvion 1 osakanavia 40·1-40.4 ja poistokanavasta 34 lähtevät poistokohdat 116 vastaavat kuvion 1 osakanavia 34·1“34·4· Edellisestä modulista tulevan rikastuneen virtauksen osat, jotka tulevat kanavaan 40 syöttökohtien 126 kautta on järjestetty siten, että kompressori 124 syöttää ne kompressorin 20 eyöttökohtaan asemiin, jossa niiden isotoop-pikoostumus on samanlainen kuin kompressorin 20 eyöttökohtaan kanavasta 18 tulevalla virtauksella.

30 60505

Havaitaan siten, että myös kuvion 1 moduli 10 voi olla varustettu väliseinillä, jotka ovat samanlaisia kuin kuviossa 8 ja 9 esitetyt väliseinät 132. Väliseinät jakavat renkaan useihin rengasta pitkin kulkeviin osastoihin. Nämä osastot voivat vaikka se ei ole välttämätöntä, vastata rengasta pitkin virtaavien eri virtausten ja osavirtausten renkaassa käyttämiä sektoreita.

Väliseinien 132 käyttäminen vähentää diffuusion tai pyörteisyyden mainittujen virtausten rajapinnoilla aiheuttamaa sekoittumista niiden virratessa rengasta pitkin. Mitä enemmän väliseiniä 132 on sitä vähemmän tapahtuu sekoittumista. Siten yleisesti ottaen käytetään niin montaa väliseinää kuin mahdollista rakenteen käytäntöön sopivuuden ja taloudellisten näkökohtien rajoittaessa kokonaislukumäärää.

Yleisesti ottaen mitä jyrkempi kehän suuntainen konsentraatiogradientti kanavien 16 ja 18 muodostamassa renkaassa on sitä tärkeämpiä väliseinät 132 ovat mainittujen väliseinien estäessä kuten edellä on esitetty sekoittumista ja konsentraatioogradientin katoamista. Siten modulissa, johon sisältyy vain muutama aste 2, esim. kaksi astetta kuten on esitetty kuviossa 5» väliseinät vaikkakin ovat suotavia eivät ehkä ole välttämättömiä. Moduleis-sa, joihin sisältyy paljon asteita, esim. 10, joka määrä voi olla tyypillinen jakosuhteille 1/10 tai sen alle, väliseinien tärkeys kasvaa.

Kuvion 1 tapauksessa, jossa ei ole väliseiniä, on suotavaa, että lämmön-vaihtimessa 22 ja kanavan 16 kapenevassa osassa on keskellä akselin suuntainen sylinterimäinen keskuselin 112 (katkoviivat), joka ulottuu akselilta 20.1 osastoon 32 kuvioiden 8 ja 9 keskuselintä 112 vastaavasti. Tämän keskuselimen tarkoituksena on estää vastakkaisilla puolilla kanavaa 16 virtaavien virtausten sekoittuminen.

Kuvioiden 1-7 yhteydessä esitetyissä esimerkeissä on käytetty elementtejä 26, joissa on jakosuhde 1/5 ja joissa rikastuneet ja köyhtyneet virtaukset ovat samassa paineessa. Tapauksissa, joissa vaiheiden 2 (kuvio 1A) rikastuneet virtaukset 7 ovat eri paineessa kuin köyhtyneet virtaukset paineeltaan pienemmät virtaukset voidaan saattaa kulkemaan lisäkompressorin läpi ennen muihin virtauksiin yhtymistään paineiden tasaamiseksi, minkä jälkeen ne kulkevat yhteisen kompressorin 20 ja yhteisen lämmönvaihtimen 22 läpi (kuvio 1). Siten esimerkiksi kuvion 1 kanavaan 40 voidaan sijoittaa lisä-kompressori, kun virtaukset 50 (kuvio 2) ovat alemmaaaa paineessa kuin vir- 31 60505 taukset 52 ja 58» tai lisäkompressori voidaan sijoittaa kanavan 16 osaan 16.2, kun mainitut virtaukset 8 ja 9 tapauksessa lisäkompressori on esitetty kohdassa 124 vastaten tapausta, jossa virtaukset 50 ovat alemmassa paineessa kuin virtaukset 52 ja 58.

Edelleen kavaitaan, että moduliin 10 ei tarvitse välttämättä sisällyttää kokonaislukumäärää asteiden ryhmiä tai ryhmää tai ryhmiä, joissa on kokonaislukumäärä asteita. Siten on ajateltavissa, että moduliin voidaan sisällyttää mielivaltainen lukumäärä ryhmiä tai niiden osia, joihin kuuluu mielivaltainen lukumäärä asteita tai niiden osia. Asianmukaiset virtauksien liittymäkohdat muodostetaan tarpeen mukaan. Siten menetelmä ja laite eivät rajoitu mihinkään määrättyihin jakosuhteisiin esim. 1/3, 1/4 tai 1/5 vaan voidaan käyttää mielivaltaisen pientä jakosuhdetta aina arvoon 1/20 tai sen alle.

On myös huomattava, että poikkeutuslevyjen ei tarvitse välttämättä poikkeuttaa määrätystä osastosta tulevaa virtausta viereiseen tai muuhun määrättyyn osastoon. Käytännössä poikkeutuslevyt voivat kääntää osastosta tulevaa virtausta mielivaltaisen määrän kunhan poikkeutus on riittävän suuri kääntämään virtauksen vierekkäiseen sektoriin pitäen mielessä sen, että sektoreiden ei tarvitse vastata väliseinien 132 välisiä osastoja. Poikkeutuslevyjen poikkeutusmäärä riippuu itse asiassa massavirtauksen tasapaino-näkökohdista modulissa 10, ts. modulien välillä virtaavien köyhtyneiden virtausten suuruudesta.

Keksinnön lisäetuna on, että modulien standardisointi on mahdollista. Lisäksi isotooppien erotuksessa voidaan tarvita puristus (virtauksen saattaminen kulkemaan kompressorin läpi sen liikkeellä pitämiseksi) ja lämmön-siirtyminen (esim. virtauksen jäähdytys puristuksen jälkeen) aina kun virtaus on kulkenut isotooppien erotuselementtien läpi. Keksinnön lisäetuna on siten, että jokaisessa modulissa on sisäistä kiertoa varten yksi kompressori 20 ja yksi lämmönvaihdin 22 riippumatta pitkin kaskadijärjestelyä etenevien tai vastavirtaan kulkevien ja modulin läpi kulkevien eri kaasuvir-tausten lukumäärästä. Tarvittaessa jokaisessa modulissa on myös vain yksi kompressori 124 moduliin tulevien rikastuneiden virtausten ja sisäisten kiertävien virtausten välisten paineiden tasaamiseksi. Siten vältytään käyttämästä useita kompressoreja ja lämmönvaihtimia (ainakin yksi jokaista kuviossa 1A esitettyä astetta kohden) ja voidaan käyttää suhteellisen harvoja keskenään samanlaisia kompressoreja ja lämmönvaihtimia. Väliseiniä käytettäessä ainoat renkaan osat, joissa eri virtaukset ja osavirtaukset tule- 32 60505 vat kosketukseen keskenään, ovat renkaan osa, jossa on kompressori 20 ja renkaan osa, jossa poikkeutuslevyt 140 sijaitsevat. Kuvioiden 8 ja 9 tapauksessa tapahtuu myös kosketus kohdassa, jossa kompressori 124 sijaitsee, edellisestä modulista tulevien rikastuneiden virtausten suhteen. Väliseinien 132 tehtävänä on siten vähentää vierekkäisten virtausten ja osavir-tausten välistä sekoittumista samalla säilyttäen edut, jotka seuraavat siitä, että kutakin modulia 10 kohti on yksi kompressori 20, mahdollisesti yksi kompressori 124, yksi lämmönvaihdin 22 ja yksi erotin 24.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja modulin käytöstä jakosuhteella noin 1/20 235 uraaniheksafluoridin (UF^) rikastuksessa U :n suhteen odotetaan seuraavan laitoskustannusten aleneminen ainakin noin 20 %:lla ja mahdollisesti 50 %:lla tai sitä enemmän. Tehokkuuden alenemisen, joka johtuu diffusion aiheuttamasta kaasujen sekoittumisesta kohdissa, joissa kaasuvirtaukset ja niiden osavir-taukset ovat keskenään kosketuksessa, uskotaan olevan alle 10 % verrattuna tavanomaisiin kaskadijärjestelyihin ja säästöt, jotka aiheutuvat standardisoitujen ja suhteellisten suurten modulien käytöstä, enemmän kuin kompensoivat tämän tehokkuuden alenemisen korvaavien ylimääräisten modulien aiheuttamat kustannukset.

Claims (24)

1. 33 . . 60505
2. 1. Menetelmä virtaavan aineen käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että kanavaan (16,18) syötetään ainevirtaus, joka sisältää vain yhtä faasia ja jonka koostumus vaihtelee sen määrätyn ominaisuuden suhteen tunnetulla tavalla virtauksen poikkileikkauksessa, joka on kohtisuorassa virtauksen liikesuuntaa vastaan, että virtaus saatetaan liikkeeseen kanavaa pitkin saattamalla se kulkemaan sii-pipyörän tai potkurin (20) kautta, joka sijaitsee kanavassa syöttökohdasta myötävirtaan, hävittämättä virtauksen koostumuksen vaihteluapa että ennen kuin virtauksen koostumuksen vaihtelu on hävinnyt ja sen jälkeen, kun virtaava aine on kulkenut siipipyörän tai potkurin läpif erotetaan ainakin jotkut virtauksen osat, joilla on erilaiset koostumukset toisiinsa verrattuna, ja poistetaan ne kanavasta.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koostumuksen vaihtelu on oleellisesti jatkuva.
4. 3. Patenttivaatimuken 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koostumuksen vaihtelu on oleellisesti askelmainen.
5. 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kanava on poikkileikkaukseltaan rengasmainen virtauksen koostumuksen vaihdellessa kehän suunnassa yhdestä minimistä yhteen maksimiin määrätyn ominaisuuden suhteen minimikohdan ja maksimikohdan sijaitessa kehän suunnassa välimatkan päässä toisistaan.
6. 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siipipyörä tai potkuri on aksiaalivirtauksen aikaansaava siipipyörä tai potkuri (20) .
7. 6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen sisältyy virtauksen virtaavan aineen lämpötilan muuttaminen ennen virtauksen mainittujen osien erottamista toisistaan ja sen jälkeen,kun virtaus on syötetty kanavaan.
8. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtaavan aineen lämpötilan muuttaminen tapahtuu kanavan poikki ulottuvalla huokoisella lämmönvaihdinelementillä (22).
9. 8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtaavaa ainetta poistetaan virtauksesta isotooppien erottimella (24), 34 6050S joka muuttaa virtauksen isotooppikoostumusta.
10. 9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtaavaa ainetta poistetaan virtauksesta tai lisätään virtaukseen johdoilla (34,40), jotka avautuvat kanavasta vast, kanavaan.
11. 10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että siinä käytetään osassa kanavaa virtauksen suuntaisesti kulkevia väliseiniä (132) erottamaan virtauksien osia toisistaan estämään siten virtauksen koostumuksen vaihtelun häviämistä.
12. 11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kanava muodostaa päättymättömän renkaan tai sen osan, jota pitkin virtaus liikkuu, ainakin osan virtauksesta kiertäessä renkaan ympäri useammin kuin kerran.
13. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virtaava aine kulkee renkaan ympäri virratessaan eri kierukkamaisia ratoja seuraten! kunkin kierukkamaisen radan akselin ollessa kohtisuorassa virtauksen kulkusuuntaa vastaan kanavaa pitkin ja kunkin kierukkamaisen radan täydellisen silmukan ulottuessa renkaan koko pituuden yli.
14. 13. Patenttivaatimuksen 12, sikäli kuin patenttivaatimus 12 on riippuvainen patenttivaatimuksesta 4, mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kierukkamaisia ratoja on kaksi ja ne kulkevat kehän suunnassa vastakkaisiin kehäsuun-tiin kanavan kehän suhteen, jota edustaa poikkileikkaus kanavan läpi kohtisuoraan kanavaa pitkin kulkevaa virtausta vastaan, minimikohdasta maksimikohtaan kummankin radan kulkiessa enemmän kuin kerran renkaan ympäri toisen radan käsittäessä oleellisesti puolet kanavasta ja toisen radan käsittäessä toisen puolen.
15. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen sisältyy ainakin osan virtauksesta virtaaman poikkeuttaminen kanavassa ainevirtauksen ohjaamiseksi mainituille kierukkamaisille radoille.
16. 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että renkaan muodostaa sisempi sylinterimäinen kotelo (L2),joka kulkee ulomman sylinteri-mäisen kotelon Ö.4)sisällä sisemmän kotelon vastakkaisten päiden avautuessa ulomman kotelon vastakkaisiin päihin, jolloin kierukkamaisilla radoilla on akselit, jotka kulkevat kehällä vastakkaisiin suuntiin koteloiden suhteen minimistä maksimiin. 35 60505
17. 16. Laite (lO)virtaavan aineen käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että siinä on elimet (12,14), jotka muodostavat renkaan, joka sisältää kanavan (16,18), ainakin yksi syöttökohta (36) renkaaseen ja ainakin yksi poistokohta (38) renkaasta, siipipyörä tai potkuri (20) yksifaasisen ainevirtauksen saattamiseksi virtaamaan rengasta pitkin ja ainakin yhden virtauksen osan kierrättämiseksi useammin kuin kerran renkaan ympäri, mainitun syöttökohdan ja poistokohdan ja mainitun siipipyörän tai potkurin ollessa järjestetty siten, että mainittu osa tai osat kukin kulkevat kierukkamaista rataa renkaan ympäri, kunkin kierukka-maisen radan akselin ollessa kohtisuorassa virtauksen pitkin kanavaa tapahtuvan liikkeen suuntaa vastaan ja kunkin kierukkamaisen radan täydellisen silmukan ulottuessa renkaan koko pituuden yli.
18. 17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen sisältyy poikkeutuselimet (140) rengasta pitkin virtaavan aineen poikkeuttamiseksi mainitun osan tai osien saattamiseksi kulkemaan mainittuja rataa tai ratoja pitkin.
19. 18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen sisältyy osassa kanavaa yksi tai useampia virtauksen suuntaisesti kulkevia väliseiniä (132).
20. 19. Jonkin patenttivaatimuksista 16-18 mukainen laite, tunnettu siitä, että siipipyörä tai potkuri (20) on aksiaalisen virtauksen aikaansaama siipipyörä tai potkuri.
21. 20. Jonkin patenttivaatimuksista 16-19 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen sisältyy huokoinen lämmönvaihdinelementti (22), joka ulottuu mainitun kanavan poikki, ainevirtauksen lämpötilan muuttamiseksi sen virratessa rengasta pitkin.
22. 21. Jonkin patenttivaatimuksista 16-20 mukainen laite, tunnettu siitä, että kanava on rengasmainen, jolloin kanavan yhdessä sektorissa on pääsyöttökoh-ta (36) ja kehän suunnassa välimatkan päässä olevassa kanavan sektorissa on pää-poistokohta (38) pääsyöttökohtaan tulevan virtaavan aineen saattamiseksi jakautumaan kahteen osaan, jotka kulkevat eri kierukkamaisia ratoja seuraten renkaan ympäri pääpoistokohtaan. 1 Patenttivaatimuksen 21 mukainen laite, tunnettu siitä, että renkaan muodostaa sisempi sylinterimäinen kotelo (12), joka kulkee ulomman sylinteri-mäisen kotelon (14) sisällä sisemmän kotelon vastakkaisten päiden avautuessa 36 6 050 5 ulomman kotelon vastakkaisiin päihin.
23. 23. Jonkin patenttivaatimuksista 16-22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että renkaaseen sisältyy isotooppien erotin (24) ainevirtauksen isotooppien erottamiseksi sen virratessa rengasta pitkin.
24. 24. Jonkin patenttivaatimuksista 16-23 mukainen laite, tunnettu siitä, että renkaaseen johtaa useita osasyöttökohtia (42,126), jotka ovat välimatkan päässä toisistaan ja että renkaasta lähtee useita osapoistokohtia (34,16), jotka ovat välimatkan päässä toisistaan. 37 60505