[发明专利]选择性气体过滤器

说明书

本发明涉及一种选择性气体过滤器，特别是设计成以低速流动分离具有完全不同的分子量的气体的选择性气体过滤器。本发明还涉及一种这种过滤器的应用，用于通过将氡与较轻的气体（例如氢）分离来限制氡，相反地，试图排出氢。

惯常的过滤器通常取决于吸附通过它们的流动的某些组分的物体（例如活性炭）的多孔介质（由陶瓷材料或者金属、或者液体等制成）的使用。这些过滤器具有它们定期需要维护的缺点，因为它们变得阻塞或者饱和（saturate，浸透）。这些过滤器通常不适于作为气体混合物的选择性过滤器，因为它们不具有辨别气体混合物物的组分的真实能力，并且它们通常需要施加非常高的压力以迫使流动通过它们。

本发明所出现的领域是从核废料桶中过滤气体混合物，核废料产生氢和氡，氡是放射性的并且因此是危险的；但是它的短半衰期（大约4天的期限）意味着无需绝对吸附它，而仅仅应当将它保持在所述过滤器中一段有限的时间直至它消失。相反地，由于它的易燃特征，试图将氢完全排放至它在此消散的外部。

因此已研发出这样一种过滤器：该过滤器能够在期望的期间内保持氡，同时允许氢快速地通过所述过滤器，防止氢积聚，甚至在过滤器的产生气体混合物的一侧没有显著的高压的情况下。通过改变它们的参数和它们的孔径以改进传统的过滤器的尝试对于气体混合物的过滤的选择性没有带来任何效果，因为这种改变对混合物的不同组分不具有相反的影响，虽然可以充分地改变整个保持特性。相反地，本发明涉及一种具有非常令人满意的选择性的过滤器，由于特殊的形状，当包含这些组分的气体混合物物以低速并以低流量通过本过滤器时，所述过滤器能够保持大约100%的氡和仅仅2%的氢。

文献EP-A-9 089 479描述了一种气体过滤器，该气体过滤器事实上是按照气体的原子量的气体分离器。分离通过偏导器（deflector）来完成，气体以高速射入该偏导器中，并且仅是轻组分可以沿着该偏导器前进，相反地，重组分由于它们的惯性朝向其它过滤器出口支路被驱动。要求泵为混合物赋予所需的速度。相反地，本发明用在气体混合物的流动较弱的几乎静止的情况下，并且在不分离气体混合物的组分的情况下操作，或者利用流动的惯性力，但是通过使用障碍物而使重组分的前进减慢，并且通过利用这些组分中的一些的惯性使得它们从不离开过滤器。

文献DE-A-196 50 266描述了氡过滤器，其中容器包含作为隔板而布置的板，所述板阻止氡，但是该板实际上是颗粒吸收板，认为氡被吸附在该板上。该文献因此没有教导混合物中的两种游离气体的分离。

在其更普通的形式中，本发明的过滤器的特征在于，其包括串联地布置的通过管道相互连接的多个容器。事实上，已观察到，容器和中间管道之间的大截面比使得容器能够充分地减慢气体混合物的重组分，而轻组分毫无困难地遵循过滤器的截面变化，绕开障碍物并且完全通过障碍物。

选择性（本文中应理解为在高得多的范围内阻碍气体混合物的重组分的流动的特性）极大地取决于过滤器的特性，特别是它的形状以及容器和管道的尺寸，并且取决于它们的数量。选择性还可以通过某些改进极大地提高。容器因此可以被施加弯曲路径（winding path）的连续的挡板占据；这些挡板有利地是这样的壁：除了交替地布置在容器的两个面对的侧面上的缝隙之外，这些壁占据容器在入口孔和出口孔之间的连续部分，并且这些壁在缝隙的方向上朝着入口孔倾斜。根据另一种类型的改进，本过滤器包括位于容器的包括管道的排列（bank）的第一容器中的入口，每个管道的长度是它的内径的至少三十倍；同时使容器彼此连接的管道有利地为单个管道，该单个管道具有的内径是排列中的管道的内径的至少十倍。最后，有利的是，每个容器具有入口管和出口管，相对于容器的中线，该入口管道和出口管道通向容器的彼此面对的入口壁和出口壁的一部分，容器的中线从所述壁中的一个延伸至另一个。

所有这些措施的大体效果是对于气流的流动建立额外的阻碍，并且这些措施因此具有在更大的程度上阻碍最重组分的流动而对轻组分不施加实质影响的特性，轻组分在过滤器中几乎自由地扩散，而重组分几乎变成停滞。

现在将通过图1和2对本发明的两个实施例进行全面地描述。这些实施例不是本发明的限制性实施例，而是仅仅用于阐明本发明的最重要的方面。