DE1265664B - Geraet zum Trennen von einer Phase aus einem Gemisch von Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Gerät zum Trennen von einer Phase aus einem Gemisch von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Trennen von einer Phase aus einem Gemisch von Flüssigkeiten mit geringem Unterschied im spezifischen Gewicht, z. B. zur Probenentnahme von Radionukliden.
• Das Trennen oder die Flüssigkeitsextraktion zur Isolierung von Radionukliden ist bekannt. Bei Nukliden mit Halbwertszeiten kleiner als einige Minuten ist die üblicherweise zur Phasentrennung benötigte Zeit jedoch zu lang. Um einen gleichmäßigen Ablauf des Trennverfahrens sicherzustellen, sollte das zu trennende Stoffgemisch gleichmäßig im Mischbehälter verteilt sein. Zur Einstellung des Verteilungsgleichgewichtes benötigt man aber eine Mischzeit, um die der Gesamtzeitbedarf zur Trennung und Weiterführung der Radionuklide vergrößert wird.
• Als Trenneinrichtungen werden häufig Zentrifugen verwendet, in die das zu trennende Gemisch durch Leitungen hineingeführt und aus denen die beiden unterschiedlich schweren Phasen getrennt wieder abgeführt werden. Diese Einrichtungen eignen sich aber nicht zum schnellen Entnehmen einer Phase aus einer Flüssigkeitsmischung, wie es etwa zur Untersuchung kurzzeitig radioaktiver Flüssigkeiten nötig ist, weil die Flüssigkeit geraume Zeit zum Durchströmen der Leitungen und der Trenneinrichtung benötigt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, mit dem Proben einer Phase einer z. B. kurzlebige Radionuklide enthaltenden Flüssigkeitsmischung schnell aus der Mischung entnommen werden können. Dies wird erfindungsgemäß erreicht mit einem im Verhältnis zum Durchmesser langen, in die Flüssigkeit eintauchbaren hohlen Rotor mit zentrischer Einlauföffnung und Auslauföffnungen in unterschiedlichen axialen und radialen Abständen, wovon die eine Auslauföffnung die eine Phase in das Gemisch zurückführt und die andere die andere Phase zur Entnahme freigibt. Dabei wird mit dem Rotor lediglich die gewünschte Mischungskomponente entnommen, die andere verbleibt dauernd im Mischbehälter, d. h. sie wird sofort wieder in die Mischung zurückgeführt. Deshalb ist es erforderlich, die Mischung während des Probenehmens kräftig umzurühren. Dies kann bei dem Gerät nach der Erfindung durch Rührflügel geschehen, die, am Rotor angebracht, in die Mischung eintauchen.
• Die Trennung im Innern des Rotors kann durch verschiedene im folgenden näher zu erläuternde Maßnahmen erreicht werden, wobei insbesondere bei schwierigen Trennverhältnissen die einzelnen Mittel miteinander kombiniert werden können.
• Das Gerät nach der Erfindung und eine Reihe von Ausführungsformen des Rotors sind an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein vollständiges Gerät, Fig. 2 einen Rotor zur Entnahme der leichten Mischungskomponenten, F i g. 3 einen Rotor zur Entnahme der schwereren Mischungskomponenten, F i g. 4 und 5 Rotoren ohne Einbauten zum Entnehmen der leichten bzw. der schwereren Phase und F i g. 6 und 7 rohrförmige Rotoren mit Trennleiteinrichtungen zum Entnehmen der schwereren bzw. leichten Phase.
• Das Gerät nach F i g. 1 besteht aus einem mit der Flüssigkeitsmischung auffüllbaren Mischbehälter 1, an dessen Rand in die Flüssigkeit hineingetaucht der Rotor 2 befestigt ist. Der Rotor 2 ist im Haltearm 6 gelagert und wird über einen Keilriementrieb 4, 5 durch einen Elektromotor3 angetrieben.
• Die Flüssigkeitsmischung tritt durch die zentrale Einlauföffnung7 in die Trennkammer8 ein. Dort befindet sich eine Leitplatte 9, durch die die zu mischende Flüssigkeit etwa im Grenzbereich der sich voneinander abscheidenden Phasen in die Trennkammer eingeführt wird. Die leichte Phase wird bei dem Rotor durch den Rotorschaft 10 über eine Saugleitung 11 abgesaugt. Die schwerere Phase wird über Austriffskanäle 13 wieder in die Flüssigkeitsmischung hineingeführt. Damit sie dort schnell wieder mit der Flüssigkeit vermischt wird, weist der Rotor Rührflügel 14 auf. Je nach Aufgabenstellung sind für den Rotor verschiedene Ausführungsformen vorgesehen.
• Bei dem Rotor nach F i g. 2 dringt durch die Ein trittsöffnung 21 ein Teil des den Rotor 22 umgebenden Gemisches durch eine Umlenkplatte 25 in das Rotorinnere 24 ein, wobei sich die schwere Phase an die Wand und die leichte Phase darüber anlegt. Unter Einwirkung der Zentrifugalkraft tritt die schwere Phase durch die Austrittsöffnung 23 aus dem Rotor 22 aus, während die leichte Phase nach innen und damit in den hohlen Rotorschaft 26 gedrückt wird. Die schwere Phase wird bei diesem Ausführungsbeispiel in die Mischung zurückgeschleudert, während die leichtere Phase entnommen wird.
• Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist in der Ausbuchtung 31 des Rotors 32 eine Umlenkplatte 35 und ein zusätzlicher Leitkörper36 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird die schwere Phase im Schaft nach oben gedrängt, während die leichtere Phase durch den zentrischen Auslauf 34 im Leitkörper 36 in den Mischbehälter zurückgelangt.
• Bei dem Rotor nach F i g. 4 ist der Innenraum 44 im Rotor 43 sich nach oben konisch aufweitend ausgebildet. Oberhalb der Austrittsöffnung 42 für die schwere Phase besitzt der Innenraum eine Verengung 41, über die nur die leichte Phase hinwegströmt.
• Die mechanische Umkehrung der Rotorausbildung nach F i g. 4 zeigt F i g. 5. Hier ist der Rotorquerschnitt im Bereich der Austrittsöffnung 52 verengt oder die Öffnungen selbst sind so weit in das Innere des Rotors 51 hineingezogen, daß durch diese Öffnungen 52 die leichtere Phase abgeführt werden kann, während die schwerere Phase nach oben zu den Austnttsöffnungen 53 fließt.
• Die Ausführungsbeispiele nach den F i g. 6 und 7 zeigen eine Weiterentwicklung des Rotors nach der Erfindung, wobei im Bereich der Austrittsöffnungen 62 bzw. 72 Trenn-Leiteinrichtungen 61 bzw. 71 vorgesehen sind, die im wesentlichen entsprechend einem bei der Rotation sich im Schaft bildenden Flüssigkeitsparaboloiden verlaufen. Durch diese Leitvorrichtungen werden die Phasen endgültig voneinander abgetrennt.
• Je nach der Ausbildungsform des Rotors kann das Aufsteigen der Mischung durch vorzugsweise veränderlichen einstellbaren Überdruck im Extraktionsgefäß oder durch Einwirkung der Zentrifugalkraft erzwungen werden. Man kann auch beide Maßnahmen kombiniert anwenden. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß stets dann, wenn die Steigung einer Wandung geringer ist als die eines sich bei der Rotation ausbildenden Flüssigkeitsparaboloids die Flüssigkeit an beliebigen Punkten aus dem Rotorschaft entnommen werden kann.
• Die Ausführungsformen nach den F i g. 4 und 5 eignen sich besonders zum Entnehmen von Proben sehr kurzlebiger Radionuklide, da der Rotor infolge seines kleinen Volumens sehr schnell vom Gemisch durchströmt wird. Die Größe der Auslaßöffnungen müssen dabei aber aufeinander und auf die Durchflußmenge abgestimmt sein.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Gerät zum Trennen von einer Phase aus einem Gemisch von Flüssigkeiten mit geringem Unterschied im spezifischen Gewicht, z. B. zur Probeentnahme von Radionukliden, g e k e n n -zeichnet durch einen im Verhältnis zum Durchmesser langen, in die Flüssigkeit eintauchbaren hohlen Rotor mit zentrischer Einlauföffnung und Auslauföffnungen in unterschiedlichen axialen und radialen Abständen, wovon die eine Auslauföffnung die eine Phase in das Gemisch zurückführt und die andere die andere Phase zur Entnahme freigibt.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß der Rotor im Bereich der Einlauföffnung (7, 21) annähernd kegelförmig ausgebildet ist.
3. 3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Trenn- und Leitvorrichtungen (9, 25, 35, 36) im Innern des Rotors.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine Ausbuchtung aufweist, in der eine Umlenkplatte (9, 25) od. dgl. angeordnet ist, deren Durchmesser kleiner oder gleich der sich zwischen den Medien bildenden Grenzfläche ist.
5. 5. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand des Rotors (2) Rührflügel (14) angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1 045 915; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 040459; französische Patentschriften Nr. 510 286, 686 933; USA.-Patentschrift Nr. 1 202397.