DE2815050B1

DE2815050B1 - Vorrichtung zum Trennen von Gasgemischen

Info

Publication number: DE2815050B1
Application number: DE2815050A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Ing.(Grad.) 8000 Muenchen Neuking; Gerd 8011 Poing Tybus
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1980-01-31
Also published as: IT1112043B; CA1124656A; AU4570979A; BR7902175A; AR217153A1; US4272266A; IN151099B; IT7921522A0; FR2421667A1; ZA791420B; GB2018154A; DE2815050A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Gasgemischen anterschiedlichen Molekulargewichtes nach dem Trenndüsenprinzip, mit mehreren, an der Peripherie eines zylindrischen oder vieleckigen Zentralkörpers gruppierten schlitzförmigen Trenndüsen, deren Umlenkkanäle sich am Umfang des Zentralkörpers befinden und deren Düsenlippen und Abschäler aus den Zentralkörper umgebenden, profilierten Schienen gebildet sind, die mit ihren Aktionskanten in die Umlenkkanäle ragen.

Die Trennung von Gas- oder Dampfgeniischen nach dem Prinzip der Trenndüse ist bekannt. Die Umlenkung eines schnellen Ausgangsgemisches führt wegen der unterschiedlichen Massen der Gernischbestandteile zu unterschiedlichen Zentrifugalkräften, die leichtere Fraktion wird einem geringeren Strömungsradius folgen als die schwere Fraktion. Mit einem Abschäler lassen sich die Fraktionen in verschiedene Kanäle leiten.
Verfahren zur Ausbildung geeigneter Vorrichtung bzw. Vorrichtungen für die Durchführung des Trennverfahrens sind u.a. aus DE-AS 19 51639 und DE-PS 24 19 192 bekannt geworden.

Aus der DE-AS 17 94 274 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, bei der ein Rohr an seiner

so Außenseite verteilt Umlenkwände aufweist, in die

Düsenlippen und Abschälblenden hineinragen, wobei

diese als das Rohr umgebende profilierte Schienen ausgebildet sind.

Schwierigkeiten in der Anwendung des Trenndüsen-

Verfahrens liegen vor allem in der Erzielung der notwendigen Bau-Toleranzen im IO-⁶m Bereich in wirtschaftlich vertretbarer Weise, in der gleichmäßigen Versorgung des Trennbereiches mit Gas, sowie im erreichbaren Durchsatz durch die Trennvorrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche bei gleicher Baugröße ein Vielfaches an Trenndüsenlänge gegenüber den bekannten Vorrichtungen aufweist, darüberhinaus eine gleichmäßige Versorgung der Trenndüsen mit Gas sicherstellen kann und eine wirtschaftliche Herstellung zuläßt.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die dem Zentralkörper zugewandte Seite jeder Schiene mit

einem prismatischen Innenraum versehen ist und die Schenkelverjüngungen der Schienen teils beidseitig als Düsenlippen, teils beidseitig als Abschäler ausgebildet sind und daß die derart ausgebildeten Schienen den Zentralkörper in abwechselnder Reihenfolge umgeben,

Wie bereits ausgeführt, werden Gasführungskanäle vorteilhaft dadurch gebildet, daß die Schienen innenprismatisch ausgebildet sind. Um eine weitere Verbesserung der StröiV/ungsverhältnisse zu erzielen ist darüber hinaus vorgesehen, daß der Zentralkörper mit den prismatischen Innenräumen der Schienen korrespondierende Gasführungskanäle aufweist

Um für die leichte Fraktion des zu trennenden Gases nicht besondere Kanäle schaffen zu müssen, ist vorgesehen, daß die Schienen auf ihren Schenkelaußenseiten im Sinne der Bildung von Gasführungskanälen für die leichte Fraktion des zu trennenden Gases ausgeformt sind.

Die Zusammenfügung von Schienen und Zentralkörper ist auf mannigfache Weise denkbar. Eine besonders einfache und rationelle, weil u.a. auch gasdichie Ausführung sieht vor, daß der Zentralkörper gemeinsam mit den Schienen von Trägerplatten krahschlüssig gehalten ist.

Trägerplatten und Zentralkörper bzw. Schienen werden lediglich über je eine Schraube pro Zentralkörper verbunden, so daß die Trägerplatten durch Verschraubung mit dem Zentralkörper kraftschlüssig bzw. mittels Klemmwirkung auf die Schienen verbunden sind.

Die richtige dauerhafte Positionierung von Zentralkörper zu Trägerplatte wird dadurch erreicht, daß der Zentralkörper durch in die Trägerplatten eingesetzte Stifte und im Zentralkörper eingebrachte, die Stifte aufnehmende Nuten positioniert ist.

Auf dieselbe Art und Weise können die Schienen zur Trägerplatte bzw. dem Zentralkörper positioniert sein, so daß die Schienen über in den Trägerplatten eingefügte innere und äußere Stifte positioniert sind.

Die Stifte, welche die Schienen positionieren, könnten z. B. rechts und links der Elemente angeordnet sein, eine den Bedarf an Stiften reduzierende und die dauerhafte Positionierung garantierende Weise sieht dagegen vor, daß die prismatischen Innenräume der Schienen eine weiterführende prismatische Verjüngung aufweisen, welche für die Aufnahme der inneren Stifte nutzbar ist und daß auf der gegenüberliegenden Seite eine weitere prismatische Verjüngung zur Aufnahme der äußeren Stifte vorhanden ist.

Zur Einleitung des Ausgangsgases bzw. zur Entnahme der abgetrennten Fraktion ist es besonders einfach, die Trägerplaüen selbst mit entsprechend angeordneten öffnungen zu versehen, so daß die Trägerplatten mit strömungsdynamisch ausgebildeten Gaszuführungsund Abführungsötfnungen versehen sind und daß die öffnungen mit den Gasführungskanälen korrespondieren.

Die Sammlung des Gases bzw. der abgetrennten Fraktion nach dem Austritt aus den öffnungen in der Trägerplatte geschieht nach einer weiteren Ausführungsform dadurch, daß die Trägerplatten an ihren Außenseiten Führungen aufweisen und daß Gaskammern definierende Schalen in die Führungen gasdicht einsetzbiir sind.

Es können mehrere Vorrichtungen übereinander angeordnet sein. Dazu ist vorgesehen, daß die Schalen eine der Aufnahme von Zagankern dienende Vertiefung aufweisen.

In Abhängigkeit vom gewünschten Durchsatz können beliebig ^uiele der erfindungsgemäßen Vorrichtungen angeordnet werden, dafür ist vorgesehen, daß mit zugehörigen Bauelementen mehrere Zentralkörper zwischen den Trägerplatten angeordnet sind.

Die Vorrichtung weist ganz erhebliche Vorteile gegenüber bekannten Vorrichtungen auf.

Obwohl beispielsweise die wirksame Gesamt-Trenndüsenlänge sich ohne weiteres bei gegebener Baugröße vervielfachen läßt, verringert sich die Einzellänge der Trenndüse um eine Zehnerpotenz und mehr. Das bedeutet also, daß weniger anspruchsvolle Fertigungsmethoden zum Einsatz kommen können. Höhere physikalische Effizienz wird Hand in Hand mit Kostenersparnis erreicht Die Schienen nehmen eine Vielzahl von Funktionen wahr, sind selbst aber verblüffend einfach geometrisch geformt Funktionen sind etwa Bildung von Gasführungskanälen durch geschickte Anordnung zueinander und gleichzeitig Träger der düsenerzeugenden Elenv. ;ite.

Die Erfindung ist in den Figuren rnd anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 die perspektivische Halbschnittdarstellung einer Trennvorrichtung;

F i g. 2 die Anordnung von Schienen und Zentralkörper in Vorderansicht;

F i g. 3 ein Detail A der Vorrichtung; F i g. 4 eine Schiene im Prinzip;

F i g. 5a und 5b zwei charakteristische Schienenausführungen.

Da alle Figuren jeweils andere Ansichten desselben Körpers zeigen, sind überall gleiche Bezugsziffern verwendet.

Gemäß F i g. 1 weist die Vorrichtung im wesentlichen einen Zentralkörper 1, je 7 Schienen 8a und Sb in alternierender Folge (siehe auf F i g. 2), 2 Trägerplatten 3a und 3b, 2 Schalen 4a und 4b, und Zuganker 2a, Ib auf. Die Trägerplatten 3a, 3b sind zur Aufnahmt der Schalen 4a, 4b mit Führungen 5 versehen. Der Zentralkcrper I weist wenigstens 2 um 180° zueinander versetzte dur.hlaufende Nuten 6 auf. In diese Nuten ragen in die Trägerplatten 3a, 3b eingesetzte Stifte 7 und positionieren so den Zentralkörper in Bezug zu den Trägerplatten. Die je 7 Schienen 8a, Sb werden nach dem gleichen Prinzip zum Zentralkörper hin angeordnet. Jede Schiene (siehe auch Fig.4) weist an seiner dem Zentralkörper zuweisenden Seite 9 einen prismatischen Innenraum 10 auf, der sich mit stärkerem Anstieg ab einem geeigneten Abstand vom Zentralkörper in einem weiteren Prisma 11 fortsetzt. Auf der abgewendeten Seite ist ebenfalls eine prismatische Einbuchtung 13. In die Prismen 11 und t3 ragen in die Trägerplatte eingefügte Stifte 12, 14 und positionieren somit die Schienen. Der Zusammenhalt von Trägerplatten, Zentralkörper und Schienen erfolgt durcli Schrauben S6, welche durch die Trägerplatte hinduich in Gewinde 15 im Zentralkörper eingeschraubt sind. Zentralkörper, Schienen und Trägerplatte bilden ein planes Element, so daß die Schiene:, und der Zentralkörper gasdicht abgeschlossen werden.

Der Zentralkörper weist GasfUhrungskanäle 17 und Umlenkkanäle 18 an seiner Peripherie auf. Die Schienen sind so angeordnet, daß der prismatische Innenraum 10 in Schenkeln endet, und zwar in der Weise, daß die Schienen 8a zwei dei Gaseinleitung dienende Aktionskanten 19a, I9/7 und die Schienen Sb zwei der Gasabschäliing dienliche Aktionskanten 20a, 20b aufweisen (siehe F IB. 5a. 5bV Die Aklinnsknnlpn n»pn

aufgrund der gewählten Anordnung in die Umlenkkanäle 18 immer paarweise mit einer Kante 19a, b und einer Kante 20a, b. Gleichzeitig umschreibt das Innenprisma 10 je einen Gasführungskanal 17. Die Schienen Ba schließen demzufolge einen der Einleitung des Ausgangsgases dienenden Kanal 17a ein, während die Schienen Bb einen die schwere Fraktion aufnehmenden Kanal t7b umschließen und so fort. Die leichte Fraktion tritt in den von den Schenkelaußenseiten 21 markierten Kanalraum 22 und kann von dort abgesaugt werden.

Das Ausgangsgas tritt durch nicht näher dargestellte öffnungen 24 in der Trägerplatte 3a in die Gasführungskanäle 17a ein, während die schwere Fraktion durch die Kanäle 17ft hindurch und Öffnungen 24 in der Trägerplatte 3b austritt. Die Gaszuführungs- u. Abführungsöffnungen 24 sind strömungsdynamisch, etwa konisch ausgebildet. Die Trägerplatten 3a, 3b bilden mit Gaskammer 25a enthält Ausgangsgas, die Gaskammer 256 die schwere Fraktion.

Wie aus Fig. 1 entnehmbar, können mehrere Vorrichtungen zwischen zwei Trägerplatten integriert sein. Durch den sandwichartigen Aufbau wird daher insgesamt eine optimale Raumform gebildet.

Der Aufbau ist so gewählt, daß die günstige,

kostensparende Zerspannungstechnik wie in DE-PS 24 19192 ohne weiteres angewendet werden kann, obwohl die Vorrichtung natürlich nicht an bestimmte

Fertigungsmethoden gebunden ist.

Die Vorrichtungen können auch in entsprechender Anzahl übereinander angeordnet sein, die Zuganker 2a. 2b dienen in diesem Fall als mechanische Halterung. Selbstverständlich kann statt der Bauelemente Trägerplatte und Schale auch ein geeignetes Rohrprofil verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Trennen von Gasgemischen unterschiedlichen Molekulargewichtes nach dem Trenndüsenprinzip, mit mehreren, an der Peripherie eines zylindrischen oder vieleckigen Zentralkörpers gruppierten schlitzförmigen Trenndüsen, deren Umlenkkanäle sich am Umfang des Zentralkörpers befinden und deren Düsenüppen und Abschäler aus den Zentralkörper umgebenden, profilierten Schienen gebildet sind, die mit ihren Aktionskanten in die Umlenkkanäle ragen, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zentralkörper zugewandte Seite (9) jeder Schiene (8a, Sb) mit einem prismatischen Innenraum (10) versehen ist und die Schenkelverjüngungen der Schienen (8a, Sb) teils beidseitig als Düsenlippen (19a, 19Z)Jl teils beiseitig als Abschäler (20a, 2Hb) ausgebildet sind, und daß die derart ausgebildeten Schienen (Ha, Sb) den Zentralkörper in abwechselnder Reihenfolge umgeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkörper (1) mit den prismatischen Innenräumen (10) der Schienen (8a, Sb) korrespondierende Gasführungskanäle (17a, 176J¹ aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (8a, Sb) auf ihren Schenkelaußenseiten (21) im Sinne der Bildung von Gasführungskanälen (22) für die leichte Fraktion des zu trennenden Gases ausgeformt sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, Jadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkö-per (1) gemeinsam mit den Schienen (8a, Sb) von Ύτϊ\ ;rplatten (3a, Zb) kraftschlüssig gehalten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten (3a, 3b) durch Verschraubung (15, 16) mit dem Zentralkörper (1) kraftschlüssig bzw. mittels Klemmwirkung auf die Schienen (8a, Sb) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralkörper (1) durch in die Trägerplatten (3a, 3b) eingesetzte Stifte (7) und in in den Zentralkörper eingebrachte, die Stifte aufnehmende Nuten (6) positioniert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (8a, Sb) über in den Trägerplatten (3a, 3b) eingefügte innere und äußere Stifte (12,14) positioniert sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die prismatischen Innenräume (10) der Schienen (8a, Sb) eine weiterführende prismatische Verjüngung (11) aufweisen, welche für die Aufnahme der inneren Stifte (12) nutzbar ist und daß auf der gegenüberliegenden Seite eine weitere prismatische Verjüngung (13) zur Aufnahme der äußeren Stifte (14) vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten (3a, 3b) mit strömungsdynamisch ausgebildeten Gaszuführungs- und Abführungsöffnungen (24) versehen sind und daß die Öffnungen (24) mit den zugehörigen Gasführungskanälen (17a, 17Z^ korrespondieren.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten (3a, 3b) an ihren

Außenseiten Führungen (5) aufweisen und daß eine Gaskammer (25a, 2Sb) definierende Schalen (4a, Ab) in die Führungen gasdicht einsetzbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen (4a, Ab) ein der Aufnahme von Zugankem (2a, Ib) dienende Vertiefung (26) aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit zugehörigen Bauelementen mehrere Zentralkörper (1) zwischen den Trägsrplatten (3a, 3b) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorrichtungen übereinander angeordnet sind und von den Zugankern (2a, 2b) gasdicht gehalten sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten (3a, 3b) und Schalen (4a, 46JaIs Rohrprofile in Vollmateria! ausgebildet sind.