DE1265664B

DE1265664B - Device for separating a phase from a mixture of liquids

Info

Publication number: DE1265664B
Application number: DEK48112A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Lothar Koch; Dipl-Chem Dr Helmut Muenzel; Hans Thoma
Original assignee: KERNFORSCHUNG MIT BESCHRAENKTE; Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: KERNFORSCHUNG MIT BESCHRAENKTE; Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1962-11-02
Filing date: 1962-11-02
Publication date: 1968-04-04

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.Device for separating a phase from a mixture of liquids The invention relates to a device for separating a phase from a mixture of Liquids with little difference in specific weight, e.g. B. for sampling of radionuclides.

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. Separating or extracting liquids to isolate radionuclides is known. In the case of nuclides with half-lives less than a few minutes, this is however, the time usually required for phase separation is too long. To get an even The substance mixture to be separated should ensure the sequence of the separation process be evenly distributed in the mixing container. For setting the distribution equilibrium but you need a mixing time to cover the total time required for separation and continuation the radionuclide is enlarged.

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. Centrifuges are often used as separators, in which the mixture to be separated is fed in through lines and from which the two phases of different severity are discharged again separately. These bodies but are not suitable for quickly removing a phase from a liquid mixture, as it is necessary for the investigation of short-term radioactive liquids because the liquid for a long time to flow through the lines and the separating device needed.

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. The present invention is based on the object of a device to create, with the samples of a phase of a z. B. containing short-lived radionuclides Liquid mixture can be quickly removed from the mixture. this will achieved according to the invention with a long in relation to the diameter in which Liquid immersible hollow rotor with central inlet opening and outlet openings at different axial and radial distances, one of which is an outlet opening one phase returns to the mixture and the other the other phase for removal releases. Only the desired mixture component is produced with the rotor removed, the other remains permanently in the mixing container, i. H. she will instantly returned to the mixture. That is why it is necessary to mix stir vigorously while sampling. This can be done with the device according to the invention done by stirring blades, which, attached to the rotor, immerse into the mixture.

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.The separation inside the rotor can be made by various in the following Measures to be explained in more detail can be achieved, especially in the case of difficult Separation ratios the individual means can be combined with one another.

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. The device according to the invention and a number of embodiments of the rotor are on hand of Drawings explained. It shows F i g. 1 a complete Device, FIG. 2 a rotor for removing the light mixture components, FIG. 3 a rotor for removing the heavier mixture components, FIG. 4 and 5 rotors without internals for removing the light or the heavier phase and FIG. 6th and 7 tubular rotors with separating guards for removing the heavier ones or light 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. The device according to FIG. 1 consists of one with the liquid mixture refillable mixing container 1, at the edge of which is immersed in the liquid Rotor 2 is attached. The rotor 2 is mounted in the holding arm 6 and is via a V-belt drive 4, 5 driven by an electric motor3.

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.The liquid mixture enters through the central inlet opening7 into the separation chamber8. There is a guide plate 9 through which the to mixing liquid roughly in the border area of the phases separating from one another is introduced into the separation chamber. The light phase is in the rotor by the The rotor shaft 10 is sucked off via a suction line 11. The heavier phase is over Outlet channels 13 led back into the liquid mixture. So that they are there is quickly mixed again with the liquid, the rotor has agitator blades 14 on. Depending on the task at hand, there are different designs for the rotor intended.

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. In the rotor according to FIG. 2 penetrates through the inlet opening 21 part of that surrounding the rotor 22 Mixture through a baffle 25 into the rotor interior 24, with the heavy phase on the wall and the light Phase above. The heavy phase occurs under the action of centrifugal force through the outlet opening 23 from the rotor 22, during the light phase after is pressed inside and thus into the hollow rotor shaft 26. The difficult phase will be in this embodiment, thrown back into the mixture, while the lighter Phase is taken.

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. In the embodiment according to FIG. 3 is in the bulge 31 of the Rotor 32, a deflection plate 35 and an additional guide body 36 are arranged. at this embodiment, the heavy phase in the shaft is pushed upwards while the lighter phase through the central outlet 34 in the guide body 36 into the mixing container got back.

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. In the rotor according to FIG. 4 is the interior space 44 in the rotor 43 itself upwardly designed to widen conically. Above the outlet opening 42 for the heavy phase, the interior has a constriction 41 over which only the light Phase flows away.

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. The mechanical reversal of the rotor design according to FIG. 4 shows F i g. 5. Here the rotor cross-section is narrowed in the area of the outlet opening 52 or the openings themselves are drawn so far into the interior of the rotor 51, that through these openings 52 the lighter phase can be removed while the heavier phase flows up to the discharge openings 53.

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. The exemplary embodiments according to FIGS. 6 and 7 show a further development of the rotor according to the invention, wherein in the area of the outlet openings 62 and 72 Separating guide devices 61 and 71 are provided, which essentially correspond a liquid paraboloid that forms in the shaft during rotation. The phases are finally separated from one another by these guiding devices.

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. Depending on the design of the rotor, the mixture can rise by preferably variable adjustable overpressure in the extraction vessel or be forced by the action of centrifugal force. You can take both measures apply in combination. The invention is based on the consideration that always when the slope of a wall is less than that of one itself in rotation forming liquid paraboloids remove the liquid at any point from the Rotor shaft can be removed.

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. The embodiments according to FIGS. 4 and 5 are particularly suitable for taking samples of very short-lived radionuclides, as the rotor as a result of its small volume is flowed through by the mixture very quickly. The size of the outlet openings but must be coordinated with each other and with the flow rate.

Claims

Claims: 1. Device for separating a phase from a mixture of liquids with little difference in specific gravity, e.g. B. for sampling of radionuclides, g e k e n n -drawn by one in relation to the diameter long, hollow rotor with a central inlet opening that can be immersed in the liquid and outlet openings at different axial and radial distances, of which one outlet opening feeds one phase back into the mixture and the other releases the other phase for removal.

2. Apparatus according to claim 1, characterized. that the rotor in Area of the inlet opening (7, 21) is approximately conical.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized by separating and guide devices (9, 25, 35, 36) inside the rotor.

4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the The rotor has a bulge in which a deflection plate (9, 25) or the like is arranged whose diameter is less than or equal to that formed between the media Interface is.

5. Apparatus according to claims 1 to 4, characterized in that are arranged on the outer wall of the rotor (2) agitator blades (14).

Documents considered: German Patent No. 1 045 915; German Auslegeschrift No. 1 040459; French patent specification no. 510 286, 686 933; U.S. Patent No. 1 202397.