NO131649B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og innretning til fjerntenning av eksotermiske kjemiske reaksjoner.

Fjerntenning av eksotermiske kjemiske

reaksjoner skjer i regelen på følgende

måte:

Når der arbeides diskontinuerlig, f. eks.

i tilfellet av alumino-termiske reaksjoner,

anbringer man på den øvre del av reak-sjonsmassen en liten mengde av et sterkt

oxyderende stoff, som natrium- eller' ba-rium-dioxyd, som er blandet mer eller min-dre intimt med en liten mengde av re-aktive stoffer som på forhånd er redusert

til pulverform, og antenner blandingen.

Denne metode er tilfredsstillende når

reaksjonen skjer i friluft. For å antenne

blandingen er det da tilstrekkelig å føre

en blåseflamme eller loddelampe hen i

nærheten av den oxygenholdige blanding.

Når reaksjonen imidlertid skal foregå

i lukket beholder, f. eks. av klokkeform, og

ganske særlig når den skal foregå i inert

gass som argon eller under vakuum eller

redusert trykk, byr tenningsprosessen på

mange vanskeligheter.

Således kan en inert gass ikke under-holde forbrenningen, og man kan ikke

føre noen flamme hen til tenningsblandin-gen.

Denne manger kan man delvis avhjelpe

ved å bruke en elektrisk tennanordning bestående av to elektroder innbyrdes forbun-det ved en motstand, som er ført inn til den

øvre del av hovedblandingen. Men det er

da nødvendig i en forutgående operasjon

å tilveiebringe en tennblanding bestemt til

å starte reaksjonen på selve kontaktstedet

for elektrodene. Denne operasjon krever

foruten den normale innføringsledning for reaksjonsblandingen en forholdsvis vid ekstra innføringsledning i klokkens øvre del for at man skal kunne føre inn tennblandingen og anbringe den på passende måte mellom opphetningsmotstanden og reaksjonsblandingen, noe som igjen kan føre til at der f. eks. må anvendes en tett forbindelse kjølet med en vannstrøm for dekselet som lukker for denne innførings-ledning.

I kontinuerlig drift i fravær av luft, f. eks. i et forbrenningskammer hvor der foregår en forbrenningsreaksjon mellom et fast brensel og et fast eller flytende stoff der tjener som oxygenkilde, varmer man først forbrenningskammerets varmefaste vegger opp til en slik temperatur at bestanddelene av brensel-oxygenkilde-blandingen ved den da foreliggende temperatur kan begynne å reagere. Denne oppvarm-ning skjer ved hjelp av en tennblanding, f. eks. en blanding av magnesiumnitrat, magnesium og aluminium, som bevirker en varmeutvikling bare under virkningen av en detonasjonsladning eller en elektrisk gnist. Til dette formål anbringer man i al-minnelighet en beholder av smeltbart og brennbart materiale fylt med tennlad-ningen. Denne beholder danner et provi-sorisk kammer i det indre av forbrennings-kammeret, da materialet den består av, (hylster og beholder) forsvinner ved for-brenning.

Selv om anbringelsen av tennbeholde-ren i prinsippet bare skjer én gang siden prosessen er kontinuerlig, byr denne ten-ningsmåte på de samme ulemper som dem man har å gjøre med ved diskontinuerlig drift. Det blir nødvendig å preparere en ofte betydelig mengde av tennblanding, som må bringes på plass i beholderen for den eksotermiske reaksjon, og i dette øye-med å anordne en spesiell åpning av ganske store dimensjoner i reaksjonsbeholderen for å innføre denne blanding og eventuelt dens beholder og for å gi plass til mekaniske organer som behøves for en detonasjonstenning, eller elektriske organer som behøves for en detonasjonstenning, eller elektriske organer som behøves for an-tennelse av tennblandingen.

Alle disse prosesser, såvel diskontinuer-lige som kontinuerlige, byr dessuten på den ulempe at der i reaksjonsblandingen blir innført forurensninger i mengder som er vanskelige å kontrollere, og som stammer fra forskjellige elementer av tennanordningen (detonasjons- eller glødetrådtenner, tennblanding og beholder for denne).

Den foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte og en innretning til fjerntenning av eksotermiske kjemiske reaksjoner.

Fremgangsmåten er i første rekke karakterisert ved at man etter i avstand fra massen av reaksjonsblanding å ha antent en liten porsjon av denne, eventuelt i forbindelse med et produkt som letter antennelsen, kaster denne porsjon inn i massen av reaksjonblanding, hvorunder ten-ningen og innkastningen kan skje med en innretning omfattende en patron i likhet med en jaktpatron, men fylt med den nevnte porsjon, og avfyringen skjer ved perku-sjon på patronens fenghette.

I en foretrukken utførelsesform av fjerntenningsinnretningen for eksotermiske kjemiske reaksjoner i henhold til oppfinnelsen har patronhylsen, som kan bestå av et passende metall, f. eks. rustfritt stål, et kalibrert hull i bunnen. I dette hull inn-fører man en lukket fenghette for gevær eller pistol med knallkvikksølv eller blystyfniat. Det indre av patronhylsen fylles med reaksjonsblandingen med en liten til-setning av natriumperoxyd. Antennelsen av den lukkede fenghette skjer med et per-kusjonsstempel som drives frem av en fjær. Innretningen tilpasses på en innførings-stuss på den lukkede beholder som inne-holder den blanding hvis reaksjon skal ut-løses.

For å innlede reaksjonen etter å ha satt den lukkede beholder under vakuum eller fylt den med inert atmosfære er det nok

å spenne og derpå utløse perkusjonsstem-pelets slagfjær.

En slik innretning blir ytterst enkel å utføre da der bare behøves en ganske fin

stuss på den lukkede beholders øvre del og patronen er lettvint å fremstille og sette på plass.

Ennvidere kan man ved nøyaktig do-sering av bestanddelene av tennblandings-porsjonen redusere til det absolutte mi-nimum den mengde som må tilføyes av natriumperoxyd eller lignende stoff til å overføre virkningen av den i fenghetten innesluttede tennsats, f. eks. peroxyder eller visse nitrater. Valget av disse stoffer foretas etter arten av reaksjonsblandingen. Ennvidere forblir tennanordningen tett etter perkusjonen takket være anven-delsen av den innesluttede tennsats så der skjer ingen forstyrrelse av reaksjonsbetin-gelsene.

Fremgangsmåten er særlig interessant for innledning av reaksjonen for fremstil-ling av metallisk uran ved kalsiotermisk behandling av urantetrafluorid, idet de an-vendte produkter som kan være tilbøyelige til å forurense metallet, på den ene side forekommer i meget liten mengde og på den annen side ikke absorberer neutroner. Under henvisning til tegningen vil der i det følgende bli beskrevet et ikke-begren-sende utførelseseksempel på f jerntennings-anordningen for eksotermiske kjemiske reaksjoner i henhold til oppfinnelsen. De forskjellige trekk ved utførelsen som vil bli beskrevet i forbindelse med eksempelet er å betrakte som utgjørende deler av oppfinnelsen, hvilket dog er slik å forstå at hvilke som helst likeverdige anordninger like godt kan anvendes uten at man av-viker fra oppfinnelsens ramme. Fig. 1 viser lengdesnitt av tennanordningen. Fig. 2 viser skjematisk snitt av en reaksjonsovn forsynt med tennanordningen.

På fig. 1 betegner 1 patronen av rustfritt stål med den lukkede fenghette 2 med knallkvikksølv eller blystyfniat og med re-aksjonsblandings-porsjonen 3, holderen 4 for hylsen 1 samt holderen 5 for perkusjonsmekanismen. Holderne 4 og 5 fast-gjøres på stussen 6 med en overkastmutter 7 som kommer i inngrep med gjenger på stussens flens. Forbindelsen tettes med en pakning 8.

Perkusjonsmekanismen, som på fig. 1 er vist i spent stilling, omfatter et slagstempel 9 som baktil bærer en trekkring 10, og en slagfjær 11 som, når stempelet 9 frigjøres, slynger det frem mot fenghetten 2.

Slagstempelet 9 holdes tilbake i spent stilling av klinken 12 som er forsynt med en trekkring 13 og under virkningen av fjæren 14 griper inn i stoppesporet 15 i stempelet 9.

Fig. 2 viser snitt av en reaksjonsovn, f. eks. for uranfremstilling, og utrustet med tennanordningen ifølge oppfinnelsen. 16 betegner reaksjonsbeholderen som dekkes av klokken 17 hvis tilførselsstuss 6 er forsynt med en tennanordning som vist i de-talj på fig. 1. 18 er en ledning som fører til en ikke vist vakuumpumpe, 19 er en til-førselsledning for argon, 20 manometeret og 21 en avbøyningsskjerm som har form av en avkortet kjegle og er nøye tilpasset veggene av klokken 16 for å forhindre at der under reaksjonen i massen av reaksjonsblandingen 22 blir kastet ut materiale mellom beholderen 16 og klokken 17.

Innretningen virker som følger:

Etter å være forsynt med fenghetten 2 blir patronen 1 fylt med reaksjonsblanding 3, som hindres i å falle ut ved at hylsen 1 lukkes med et lokk 23 av rent aluminium eller magnesium.

Den således fremstilte patron anbrin-ges i holderen 4 hvoretter man bringer perkusjonsmekanismen i stilling i avspent til-stand og monterer det hele på stussen 6.

Man setter ovnen under vakuum via ledningen 18 og derpå under partielt argon-trykk. Man spenner perkusjonsmekanismen ved å trekke i ringen 10 på stempelet 9 til stoppesporet 15 kommer i inngrep med klinken 12.

For å utløse mekanismen trekker man i ringen 13 på klinken 12 så denne går tilbake og frigjør slagstempelet 9, som under virkningen av fjæren 10 slår mot fenghetten. Ved støtet detonerer knallkvikksølvet og avfyrer reaksjonsblandingen 3 som slyn-ges ut i beholderen 16. Den reaksjon som er innledet i tennanordningen, fortsetter så i beholderen 16. Systemet forblir stadig tett da fenghetten 2 ikke gjennombores av slagstempelet, idet støtet er tilstrekkelig til å bringe knallkvikksølvet til detonasjon.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til å tenne en ekso-termisk kjemisk reaksjon mellom bestanddelene av en blanding (22) som er an-bragt i en beholder (16), bestående i først å utløse den samme reaksjon i en liten del (3) av den samme blanding, beliggende utenfor beholderen (16), ved å bringe et detonerende stoff (2), som har kontakt med, porsjonen (3), til å eksplodere, og å la porsjonen (3) kastes inn i beholderen (16) til kontakt med blandingen (22) under virkningen av den forårsakede eksplosjon mens den eksotermiske reaksjon finner sted i porsjonen.

2. Fremgangsmåte til tenning av den eksotermiske reaksjon som angitt i påstand 1, hvor et uransalt reduseres med et alkali-eller jordalkalimetall, bestående i å anbringe en blanding (22) av et uransalt og det nevnte metall i en beholder (16) og en liten del (3) av den samme blanding i en liten beholder (1) utenfor den førstnevnte beholder (16), bringe det detonerende stoff (2) til å eksplodere i den lille beholder (1) og la den forårsakede eksplosjon slynge porsjonen (3) inn i den førstnevnte beholder til kontakt med blandingen (22).

3. Fremgangsmåte som angitt i påstand 2, karakterisert ved at blandingen som ut-gjør den lille porsjon (3), får tilsatt et per-oxyd av alkali eller jordalkali.

4. Fremgangsmåte som angitt i påstand 2, karakterisert ved at det nevnte detonerende stoff (2) er knall-kvikksølv.

5. Fremgangsmåte som angitt i påstand 2, karakterisert ved at det nevnte detonerende stoff (2) er blystyfniat.

6. Fremgangsmåte som angitt i påstand 2, karakterisert ved at det nevnte salt er uran-tetrafluorid og metallet er calcium.

7. Anordning til fjerntenning av eksotermiske kjemiske reaksjoner, som angitt i påstand 1, karakterisert ved at den ut-gjøres av en patron (1) innsatt i avstand fra massen (22) av reaksjonsblanding i en vegg av en beholder (17) som omslutter denne, og inneholdende i tilslutning til de-tonasjonsfenghetten (2) en porsjon (3) av reaksjonsblandingen, eventuelt i forbindelse med et produkt som letter dens an-tennelse, samt av en perkusjonsmekanisme (9—13) som likeledes monteres på den nevnte vegg (17), og som bevirker avfyringen av porsjonen (3) og utslyngningen av denne i massen (22) av reaksjonsblanding.

8. Anordning som angitt i påstand 7, karakterisert ved at patronens (1) hylse har et kalibrert hull i bunnen hvori der innføres en detonerende fengladning (2) av typen lukket fenghette.

9. Anordning som angitt i påstand 7, karakterisert ved at den er forsynt med en perkusjonsmekanisme for den detonerende fengladning, omfattende et slagstempel (9) med trekkring (10), en slagfjær (11) og en klinke (12) som er forsynt med en trekkring (13) og etter spenningen av slagstempelet (9) holder dette tilbake ved et stoppe-hakk (15), og hvormed stempelet (9) kan frigjøres for å komme til virkning på et vilkårlig ønsket tidspunkt.