DE1218361B - Schnellumlaufende Gaszentrifuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 04b

Deutsche Kl.: 82b-9

1218 361
R29881III/82b
15. März 1961
2. Juni 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine schnellumlaufende Gaszentrifuge, insbesondere für gasförmige Isotopengemische, mit einer in der Nähe des einen Endes der Schleudertrommel konzentrisch angeordneten ortsfesten Bremsfläche, die sich quer zur Trommelachse erstreckt und zur Erzeugung eines konzentrisch zur Trommelachse verlaufenden torusförmigen Gaswirbels im Trennraum der Schleudertrommel dient.

Die scheidende Wirkung einer Gaszentrifuge wird sehr verbessert, wenn in der Schleudertrommel ein Gaswirbel erzeugt wird, welcher quer zur Rotation gerichtet ist. Zur Erzeugung dieses Gaswirbels sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Ein Verfahren arbeitet mit einer Temperaturdifferenz zwischen den Enden der Schleudertrommel, ein anderes wendet die Triebkraft des in der Schleudertrommel geführten Gemisches und die Weise der Abfuhr der Bestandteile dieses Gemisches an. Bei einem weiteren Verfahren ist in der Schleudertrommel in der Nähe ihres einen Endes eine stillstehende Platte angeordnet, die auf das rotierende Gas bremsend wirkt, wodurch die Rotation des Gases in der Nähe der Platte stark herabgesetzt wird und an dieser Stelle daher ein kleinerer radialer Druckgradient auftritt, so daß innerhalb der Schleudertrommel örtliche Druckdifferenzen auftreten, die den erwünschten Wirbel erzeugen.

Eine solche Bremsfläche ist jedoch nur schwer anzubringen, und sie erfordert einen lösbaren Schleudertrommeldeckel. Die Verbindung zwischen Trommeldeckel und Trommelmantel schwächt und verstärkt bzw. beschwert die Schleudertrommel örtlich, was bei der sehr hohen Drehzahl bei Gaszentrifugen Schwierigkeiten ergeben kann. Ferner ist der Trommelraum länger als der Trennraum, was entweder eine weniger stabile längere Schleudertrommel oder einen kürzeren, d. h. weniger wirkungsvollen Trennraum ergibt, da das Scheidungsvermögen von der Länge des Gaswirbels, d. h. des Trennraumes abhängt. Schließlich muß beim Betrieb der schwerere Scheidungsbestandteil zunächst aus dem Trennraum zum Raum hinter der Bremsfläche und danach aus der Schleudertrommel abgeführt werden, was ebenfalls Schwierigkeiten mit sich bringt.

Die Erfindung bezweckt, die bei schnellumlaufenden Gaszentrifugen mit Bremsfläche vorhandenen Nachteile in einfacher Weise zu beseitigen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Schleudertrommel als ein an dem einen Ende offenes Rohr ausgebildet und der Trommelraum an diesem offenen Ende im wesentlichen durch die Bremsfläche begrenzt ist. Hierdurch wird es möglich, die Bremsfläche an einer Stirnwand Schnellumlaufende Gaszentrifuge

Anmelder:

Reactor Centrum Nederland, Den Haag

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Paap, Dipl.-Ing. K. Gunschmann
und Dipl.-Ing. H. Mitscherlich, Patentanwälte,
München 22, Mariannenplatz 4

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 17. März 1960 (249 508)

des Zentrifugengehäuses anzuordnen. Das Trommelrohr braucht keinen Deckel aufzuweisen, so daß es einstückig ausgebildet sein kann. Dadurch wird die Konstruktion stärker und einfacher. Der Trennraum wird durch die Bremsfläche nicht verkürzt, so daß die Schleudertrommel entweder kürzer und stabiler oder der Trennraum länger und wirkungsvoller ausgebildet werden kann. Darüber hinaus wird die Abfuhr des schwereren Scheidoingsbestandteiles erleichtert. Schließlich können die Abfuhröffnungen verhältnismäßig groß ausgebildet werden, was insbesondere bei sehr niedrigen Gasdrücken wichtig ist.

Das Erzeugen des Wirbels wird erleichtert, wenn die Trommelwand über einen am offenen Ende angrenzenden Randstreifen nach der Trommelachse hin umgebogen wind. Auch dem Teil der Gehäusewand, der den Trennraum an der Stelle des offenen Endes der Schleudertrommel begrenzt, kann mittels eines entsprechenden Profils, z. B. einer ringförmigen Aushöhlung, eine der günstigsten Form des Wirbels angepaßte Gestalt gegeben werden.

Zum Abführen eines der Bestandteile des gasförmigen Gemisches kann der Teil der Gehäusewand, der den Trennraum an der Stelle des offenen Endes der Schleudertrommel begrenzt, mit Öffnungen versehen sein.

Das andere Ende der Schleudertrommel kann durch eine Endwand mit Löchern geschlossen sein, durch welche hindurch der andere Bestandteil des gasförmigen Gemisches aus der Schleudertrommel abgeführt wird. Auch kann dieses Trommelende in einiger Entfernung des entsprechenden Endes der Gehäusewand durch eine Platte mit Löchern abgeschlossen

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und der an dieser Platte vorbeiragende Randstreifen der Trommelwand nach der Trommelachse hin umgebogen werden. In dem durch diesen Randstreifen begrenzten ringförmigen Raum kann dann ein festes Ableitungsrohr oder Schälrohr münden.

Zur Erläuterung dient die Zeichnung. In dieser zeigt

F i g. 1 einen vertikalen axialen Schnitt durch die Zentrifuge,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Zentrifuge nach F i g. 1 mit einem anders ausgebildeten oberen Trommelende und

F i g. 3 einen Schnitt nach F i g. 1 mit einem anders ausgebildeten unteren Trommelende.

Mit 1 ist das Zentrifugengehäuse bezeichnet, in dessen Raum 2 ein hohes Vakuum'aufrechterhalten wird. Im Zentrifugengehäuse ist eine Schleudertrommel 3 drehbar angeordnet, die als Kreisel mit einem Stift 4 auf einer in einem Block 5 angeordneten Lagerpfanne (nicht sichtbar) ruht. Die Sdhleudertrommel 3 wird am oberen Ende durch einen ringförmigen permanenten Magneten 6 und durch einen im Zentrifugengehäusel angeordneten Ring 7 aus magnetischem Material, gegebenenfalls ein permanenter Magnet, in der vertikalen Lage gehalten. Das zu scheidende Gemisch, z. B. ein Gasgemisch oder ein gasförmiges Isotopengemisch, wird durch ein feststehendes Rohr 8 zugeführt.

Erfindungsgemäß ist das obere Ende der Schleudertrommel offen und der Trommelraum durch eine Bremsfläche 9 des Zentrifugengehäuses begrenzt. Mit 10 ist eine nach dem Prinzip der Holweck-Molekularpumpe arbeitende Ringspaltabdichtung bezeichnet, die den oberen Teil 11 des Raumes innerhalb des Zentrifugengehäuses 1 vom mittleren Raum 2 trennt. In der Bremsfläche 9 sind Löcher oder es ist ein Spalt 12 vorgesehen, durch welchen hindurch einer der Bestandteile des zu scheidenden Gemisches zu einer Kammer 13 geleitet wird, aus der dieser Bestandteil bei 14 abgeführt wird.

In der Nähe des unteren Endes der Schleudertrommel ist in dieser eine Platte 15 mit Löchern 16 angeordnet, an der der Stift 4 befestigt ist. Der die Platte 15 überragende Endteil 17 der Schleudertrommel ist nach der Rotationsachse hin umgebogen. In dem durch den umgebogenen Teil 17 und die Platte 15 begrenzten ringförmigen Raum münden feststehende Schälrohre 18, die an ein Austrittrohr 19 angeschlossen sind. Durch dieses Rohr wird der zweite Bestandteil des Gemisohes abgeführt. Mit 20 und 21 ist der Motor zum Antreiben der Schleudertrommel bezeichnet.

Der Unterschied zwischen der Ausführung nach Fig. 2 und nach Fig. 1 liegt darin, daß das obere Ende der Trommelwand nach der Trommelachse hin umgebogen und die Bremsfläche 9 α ein bestimmtes Profil aufweist, das in der Zeichnung gekrümmt dargestellt ist.

In Fig. 3 ist das untere Ende der Schleudertrommel geschlossen und mit Löchern 22 versehen. Diese führen den betreffenden Bestandteil des Gemisches aus der Schleudertrommel nach einem Raum 23 ab, der durch eine Ringspaltabdichtung 24, die nach dem Prinzip der Holweck-Molekularpumpe arbeitet, vom Raum 2 getrennt ist. Durch ein Rohr 25 wird dieser Bestandteil aus dem Raum 23 abgeführt.

In jeder der gezeichneten ScHeudertromrneln wird durch die bremsende Wirkung der feststehenden Bremsfläche 9, 9 a ein Gaswirbel 26 erzeugt und aufrechterhalten, der die scheidende Wirkung der Zentrifuge verbessert. Die zentrale Einfuhr des Gemisches durch das Rohr 8 wirkt infolge des Triebdruckes ebenfalls günstig auf den Wirbel. In F i g. 2 ist die gekrümmte Ausbildung der oberen Begrenzung des Trennraumes der Schleudertrommel der Form des Wirbels 26 besser angepaßt als die ebene Ausbildung nach F i g. 1.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schnellumlaufende Gaszentrifuge, insbesondere für gasförmige Isotopengemische, mit einer in der Nähe des einen Endes der Schleudertrommel konzentrisch angeordneten ortsfesten Bremsfläche, die sich quer zur Trommelachse erstreckt und zur Erzeugung eines konzentrisch zur Trommelachse verlaufenden torusförmigen Gaswirbels im Trennraum der Schleudertrommel dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleudertrommel (3) als ein an dem einen Ende offenes Rohr ausgebildet und der Trommelraum an diesem offenen Ende im wesentlichen durch die Bremsfläche (9, 9ä) begrenzt ist.

2. Gaszentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelwand am offenen Ende einen schmalen Randstreifen mit einer zur Trommelachse hin gekrümmten Innenfläche aufweist.

3. Gaszentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsfläche einen Teil einer Ringfläche bildet.

4. Gaszentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwand des Zentrifugengehäuses, die die Bremsfläche (9, 9 a) aufweist oder trägt, mit Öffnungen zur Zufuhr des zu scheidenden Gemisches und zur Abfuhr von mindestens einem der abgetrennten Bestandteile versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 157 674;
österreichische Patentschrift Nr. 211288;
»Kernenergie«, 1. Jahrgang, 1958, S. 921 bis 928.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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