DE2755299A1

DE2755299A1 - Zylinderfoermiger langgestreckter ofen zur behandlung von material unter hoher temperatur und hohem druck

Info

Publication number: DE2755299A1
Application number: DE19772755299
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Larker
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1978-06-22
Also published as: US4152111A; JPS5376973A; FR2374079A1; GB1595428A

Description

Zvlinderförmiger langgestreckter Ofen zur Behandlung von Material unter hoher Temperatur und hohem Druck

Die Erfindung betrifft einen zylinderförmigen langgestreckten Ofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Arbeitstemperatur im Ofenraum liegt vorzugsweise über 700° C, und der Arbeitsdruck liegt vorzugsweise über 500 Bar.

Gase, die bei der Beschickung des Ofens in dessen Innenraum gelangen, können eine Korrosion der Konstruktionsteile im Ofen oder in der Druckkammer verursachen. Das behandelte Material kann eine Verunreinigung des Druckmittels verursachen. Dies ist besonders bei der Benutzung des Ofens zum Einschließen von radioaktivem Abfall in festes Material, wie z.B. das Einschmelzen des Abfalles in keramisches Material, der Fall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Angriffe der Korrosionsteile durch Gase herabzusetzen.

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Zur Lösung dieser Aufgabe, wird ein Ofen der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Trennwand kann aus Blech bestehen und die Form eines Hutes haben, der bei einem von unten beschickbaren Ofen an einen ringförmigen Teil des unteren Endverschlusses der Druckkammer angeordnet ist. Die hutformige Trennwand wird zweckmäßigerweise innerhalb des Heizelementes des Ofenraumes angeordnet, wodurch die Gasmenge, die mit dem behandelten Produkt in direkten Kontakt kommt und bei einer Undichtigkeit einer Preßkapsel mit radioaktivem Material verseucht werden kann, so klein wie möglich ist und weitgehend verhindert wird, daß eventuell austretendes, radioaktives Material mit schwer zu reinigenden Ofenteilen in Kontakt kommt. Der Ofen enthält Einrichtungen zur Begrenzung des Druckunterschiedes zwischen den durch die Trennwand voneinander getrennten Räumen, so daß die Trennwand keinen unzulässig hohen Beanspruchungen ausgesetzt ist und deformiert werden oder reißen kann. Diese Einrichtungen können Meßglieder umfassen, welche die drucksteuernden oder -regelnden Einrichtungen beeinflussen, so daß in dem äußeren Raum ein etwas höherer Druck als in dem inneren Raum aufrechterhalten wird, in dem sich das zu

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behandelnde Material befindet. Ein eventuelles Überströmen von Gas zwischen den Räumen erfolgt dann nur von dem äußeren "reinen" Raum in den inneren Raum, der von dem darin behandelten Material verunreinigt werden kann. Die druckregelnden Hilfsmittel sind zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß in den beiden voneinander getrennten Räumen im wesentlichen derselbe Druck aufrechterhalten wird. Zum Ausgleich der Drücke in dem äußeren und inneren Raum des Ofens können beide Räume an eine gemeinsame Druckausgleichskammer mit einer beweglichen Trennwand angeschlossen sein. Diese Druckausgleichskammer ist vorzugsweise außerhalb der Druckkammer des Ofens angeordnet und liegt zwischen den separaten Zuführleitungen zwischen den getrennten Räumen und den Druckini ttelquellen, welche die betreffenden Druckkammerräume versorgen.

Zur Druckregelung können Meßglieder, die den Druckunterschied zwischen dem äußeren und dem inneren Raum der Druckkammer messen, und von diesen Meßwerten beeinflußte Steuerorgane dienen, die das Gasversorgungssystem derart beeinflussen, daß der Druckunterschied kleiner wird. In der raumtrennenden Wand kann eine druckausgleichende Überströmöffnung angeordnet sein. Diese kann ständig geöffnet oder mit einem Überströmventil versehen sein, das sich öffnet, wenn der Druckunterschied zwischen dem äußeren und dem inneren Raum einen bestimmten Wert überschreitet. Im erstgenannten Fall ist es außerordentlich wichtig, daß der Druck im äußeren Raum größer ist als in dem inneren, um zu verhindern, daß der äußere Raum mit Isoliermantel, Heizelement usw. radioaktiv verseucht wird,

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wodurch Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten wegen der Strahlung erschwert werden würden.

Da der Druck in der Druckkammer sehr hoch ist, normalerweise 500 bis 2000 Bar, und da es wünschenswert ist, daß der Druckunterschied so klein wie möglich gehalten wird, kann das Messen von Druckunterschieden und eine Druckregelung sehr schwierig sein. Indem man dem äußeren Raum stets Gas in einer solchen Menge zuführt, daß man ein kontinuierliches Überströmen von Gas von dem äußeren in den inneren Raum erhält, kann man eine Regelung ohne Messung kleiner Druckunterschiede erreichen. Während der Erhitzung des Ofens muß eine so große Menge Gas zugeführt werden, daß das im inneren Raum vorhandene Gas daran gehindert wird, aufgrund der Erhitzung zu expandieren und von dem inneren in den äußeren Raum zu strömen. Eine Überwachung der Strömungsrichtung kann mit einem Strömungsmessenden Glied erfolgen, das in einem mit der Überströmungsöffnung verbundenen Kanal untergebracht ist. Das Meßglied kann ein Thermoelement sein. Ein gemessener Temperaturanstieg zeigt die Strömung von erwärmtem Gas von dem inneren zu dem äußeren Raum an und kann beispielsweise für die Regelung oder Steuerung eines Kompressors dienen, so daß die Gaszufuhr zu dem äußeren Raum zunimmt und sich die gewünschte Strömungsrichtung in der Überströmöffnung einstellt.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

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Fig. 1 eine Presse mit einer ortsfesten Druckkammer und einem beweglichen Pressengestell, welches die auf die Endverschlüsse ausgeübten Druckkräfte aufnimmt,

Fig. 2 schematisch ein System zur Versorgung des Ofens mit einem gasförmigen Druckmittel,

Fig. 3

und 4 zwei Ausführungsformen von Verbindungen zwischen den zu jeder Seite der trennenden Wand liegenden Räume.

In den Figuren bezeichnet 1 ein Presengestell, das zwischen der in Fig. 1 gezeigten Lage und einer Lage verfahrbar ist, in welcher es die Hochdruckkammer 2 umgibt. Das Pressengestell besteht aus zwei Jochen 3 und 4, zwischen diesen liegenden Distanzstücken 5 und einem zusammenhaltenden Bandmantel 6. Das Pressengestell ruht auf Rädern 7, die auf Schienen 8 laufen. Die Hochdruckkammer wird von einer Stütze 9 getragen. Die Hochdruckkammer 2 besteht aus einem inneren Rohr 10, einem dieses umgebenden Bandmantel 11 und Stirnringen 12, die den Bandmantel 11 axial zusammenhalten und Befestigungen für die Träger 13 bilden, mit denen die Hochdruckkammer 2 an der Stütze 9 befestigt ist. Die Kammer 2 hat einen oberen Endverschluß 14, der in das Rohr 10 der Hochdruckkammer hineinragt. Zwischen dem Rohr und dem Endverschluß ist ein Dichtungsring 15 angeordnet, der von einem Haltering 16 gehalten

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wird. Dieser Ring ist mit Bolzen am Endverschluß 14 befestigt.

Die Druckkammer hat einen unteren, geteilten Endverschluß der aus einem in das Rohr 10 hineinragenden, herausnehmbaren, jedoch permanent befestigten äußeren ringförmigen Teil 19 und einem in diesen hineinragenden Boden 20 besteht. Auf dem ringförmigen Teil 19 des Endverschlusses ruht ein hutförmiger Isolierteil 21. Innerhalb dieses Isolierteils 21 sind Heizelemente 22 und eine hutförmige Trennwand 23 angeordnet, welche den Druckkammerraum in zwei getrennte Räume 24 und 25 unterteilt. Diese Trennwand ist mit dem Endverschlußteil 19 gasdicht verbunden. Der Raum 24 schließt das Isolierteil 21 und die Heizelemente 22 ein. Der Raum 25 ist ein Behandlungsraum für Werkstücke, beispielsweise eine Kapsel 26, die mit einer Mischung aus radioaktivem Material 27 und beispielsweise einem glasbildenden Pulver 28 gefüllt ist, das unter dem Einfluß des von einem Gas in der Druckkammer ausgeübten Druckes bei hoher Temperatur zu einem festen Körper wird. Die Kapsel ruht auf einem Isolierteil 29 auf dem Boden 20 des unteren Endverschlusses. Das ringförmige Teil 19 des unteren Endverschlusses, das das hutförmige Isolierteil 21, die Heizelemente 22 und die Trennwand trägt, ist permanent, jedoch abnehmbar mit dem Rohr 10 der Druckkammer in nicht dargestellter Weise verbunden. Der Boden 20 des Endverschlusses mit seinem Isolierteil 29 wird dahingegen von einer Hebeanordnung getragen, durch die er.zur Beschickung des Ofens leicht gesenkt oder gehoben werden kann. Der Boden 20 ist über einen Träger 30 mit einer Steuerhülse 31 verbunden, -die längs einer

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Steuerschiene 32 verschiebbar ist. Der Endverschluß kann mittels eines Betätigungszylinders 33, dessen Kolbenstange 34 am Vorsprung 35 der Steuerhülse 31 befestigt ist, gesenkt und gehoben werden.

Der Raum 24 außerhalb der Trennwand 23 steht über den Kanal 36 im oberen Endverschluß 14 und eine Leitung 37 mit einer ersten Druckmittelquelle eines Gasversorgungssystems in Verbindung. Der Raum 25 innerhalb der Trennwand 23 steht über einen Karsai 38 im ringförmigen Teil 19 des unteren Endverschlusses und über eine Leitung 39 mit einer zweiten Druckmittelquelle des Gasversorgungssystems in Verbindung.

Das in Fig. 2 gezeigte Gasversorgungssystem des Druckofens enthält einen ersten Gasbehälter 40, der über die Leitung 41, den Kompressor 42, die Leitung 37 und den Kanal 36 mit dem äußeren "reinen" Raum 24 in der Druckkammer 2 in Verbindung steht. Ein zweiter Gasbehälter 43 des Systems steht über die Leitung 44, den Kompressor 45, die Leitung 46, die Leitung 47, 48 bzw. 49, 50 und das Reversierventil 53 mit der Leitung 39 und dem Kanal 38 mit dem inneren Raum 25 der Druckkammer 2 in Verbindung. In der Leitung 47, 48 befindet sich ein Rückschlagventil 51, und in der Leitung 49, 50 befinden sich ein Rückschlagventil 52 und ein· Filter 54. Durch das Reversierventil 53 kann das Gas auf zwei verschiedenen Wegen geleitet werden. Einerseits kann dem Druckofen 2 über die Leitung 47, 48 mit dem Rückschlagventil 51 Gas

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zugeführt werden, und andererseits kann Gas vom Druckofen 2 zum Behälter 43 über die Leitung 50, 49 mit dem Filter 54 und dem Rückschlagventil 52 zurückgeführt werden. Die Rückschlagventile sollen verhindern, daß das Gas in falscher Richtung durch das Filter strömt. Ein Rücktransport von angesammeltem Staub zum Druckofen wird verhindert. Die Kompressoren 42 und 45 haben nicht gezeigte Kanal- und Ventilsysteme, die ein Pumpen von Gas in beliebiger Richtung zulassen. Es kann also Gas sowohl zum als auch vom Ofen gepumpt werden.

Zwischen den Leitungen 37 und 39 ist eine Druckausgleichskammer 55 mit einer gasdichten, leichtbeweglichen Membran 56 angeordnet, die verhindert, daß zwischen den Leitungen 37 und 39 nennenswerte Druckunterschiede auftreten, und die dadurch auch verhindert, daß zwischen dem äußeren Raum 24 und dem inneren Raum 25 der Druckkammer Druckunterschiede entstehen. Die Membran kann von einer Feder in solcher Richtung beeinflußt sein, daß in der Leitung 37 und somit im äußeren Raum 24 in der Druckkammer ein etwas höherer Druck aufrechterhalten wird. Ein Gasstrom vom Raum 25 zum Raum 24 wird dadurch bei eventuellen Undichtigkeiten in der Trennwand 23 verhindert. In der Druckausgleichskammer sind Meßglieder 57 und angeordnet, die Signale abgeben, welche ein nicht gezeigtes Druckregelsystem beeinflussen, wenn die. aufgrund eines Druckunterschiedes entstandene Verschiebung der Membran, 56_; einen bestimmten Wert überschreitet. Das Druckregel system bewirkt eine Druckänderung entweder in der Leitung 37 oder in der Leitung 39.

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Fig. 3 zeigt eine Überströmöffnung zwischen den Räumen 24 und 25, die aus einem Kanal 60 im ringförmigen Teil 19 mit einem Ventil 61 besteht, das in Verschlußrichtung von einer Feder 62 beaufschlagt wird. Das Ventil 61 öffnet bei einem bestimmten überdruck im Raum 24 gegenüber dem Raum 25, so daß Gas in den Raum 25 abströmt.

Fig. 4 zeigt eine Überströmöffnung zwischen den Räumen 24 und 25, die aus einem Kanal 65 im ringförmigen Teil 19 besteht.·-Gas kann frei zwischen den Räumen 24 und 25 hin- und herströmen. Im Teil 19 ist eine Bohrung 66 für ein Thermoelement 67 vorgesehen, das in den Kanal 65 hineinragt. Die Bohrung 66 ist an ihrem innen gelegenen Ende erweitert und einer Hochdruckdichtung 68 angepaßt. Das Thermoelement kann an eine Regelvorrichtung für die Drehzahl der Antriebsmotoren der Kompressoren 42 und 45 angeschlossen sein.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE :

1. Zylinderförmiger langgestreckter Ofen zur Behandlung von Material unter hoher Temperatur und hohem Druck mit einer Druckkammer, die Gas unter hohem Druck einzuschließen vermag, einem Ofenraum, der von einem Heizkörper umgeben ist, einer den Ofenraum und den Heizkörper umgebenden Isolierung, die aus einem isolierenden Mantel mit isolierendem Deckel und Boden besteht, und einer Einrichtung zur Versorgung des Ofens mit Druckmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (2) in einen äußeren und einen inneren Raum (24, 25) unterteilt ist, die durch eine Trennwand (23) aus einem gasundurchlässigen Material voneinander getrennt sind, und daß der äußere und der innere Raum (24, 25) an je eine Druckmittelquelle (40, 43) angeschlossen sind.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorhanden sind zur Begrenzung des Druckunterschiedes zwischen den voneinander getrennten Räumen (24, 25).

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorhanden sind zur Aufrechterhaltung eines höheren Druckes in dem äußeren Raum (24) als in dem inneren Raum (25).

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4. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorhanden sind, zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen gleichen Druckes in den voneinander getrennten Räumen (24, 25).

5. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere und der innere Raum an eine gemeinsame Druckausgleichskammer (55) mit einer beweglichen Trennwand (56) angeschlossen sind.

6. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Meßglieder (57, 58) zur Erfassung des Druckunterschiedes zwischen dem äußeren und dem inneren Raum vorhanden sind, welche über Steuerorgane das Gasversorgungssystem in solcher Weise beeinflussen, daß der Druckunterschied kleiner wird.

7. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Uberströmöffnung (60, 65) zwischen dem äußeren und dem inneren Raum (24, 25) vorhanden ist.

8. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Überströmöffnung (60) ein Ventil (61) angeordnet ist, das sich öffnet, wenn der Druckunterschied zwischen dem äußeren und dem inneren Raum (24, 25) einen vorbestimmten Wert übersteigt.

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9. Ofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Meßglieder (67) vorhanden sind, welche die Strömungsrichtung des Gases in der Überströmöffnung (65) erfassen.

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