專利名稱：攪拌器、攪拌裝置及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于混合研磨料的攪拌器。本發明還涉及攪拌裝置和該攪拌器或攪拌裝置的用途。
背景技術：
—般已知，在核設施中，例如在核電站中，根據運行情況除了高放射活性的灼燒后的燃燒部件還有放射活性較弱的廢料，其同樣需要清除。該廢料可以是維護和改造工作期間產生的廢料或其它材料，其此前在它的運行時間內暴露于強烈的放射中，或者自身包含放射活性材料。在此的實例是蒸發濃縮物、具有腐蝕性的在維護范圍內待從水盆中清除的沉淀物或其它污泥。根據不同的反應堆大小每年產生數個IOm3大小的這類廢料。為了安全地存放這類放射活性廢料，這類廢料通常在水泥-水混合物中進行混合。此后，具有放射活性的水泥混合物例如凝固成各個形狀，以該形狀變硬。如此生成的放射活性水泥或混凝土塊然后用于存放。出于此原因，核電站通常具有所謂的灌水泥設備，在其中進行此前所述的過程，特別是放射活性廢料與水泥和水混合的過程。為此，混合物引入攪拌容器并在那里通過攪拌裝置混合。攪拌裝置通常具有螺旋狀攪拌器，其伸入待攪拌的混合物中并通過旋轉運動攪拌該混合物。作為磨損保護，在工業水泥混合器中或攪拌器中有時使用PU (聚氨酯)保護層。商業上常用的用于混合研磨料的攪拌器的缺陷在于，盡管有保護層，還是會發生強烈磨損，而且在清潔時通常會產生大量的廢料。特別是在放射活性區域使用時，各種垃圾材料應當作為放射性廢料加以清除。受到磨損的攪拌器同樣作為放射性廢料被清除。
發明內容
從現有技術出發本發明的目的在于，提供一種攪拌裝置，其優點在于混合研磨料和放射活性負載材料時磨損特別小，其可以特別簡單地以盡可能小的廢料產生量加以清潔。本發明的目的還在于，提供相應的攪拌裝置和相應的用途。通過前述類型的攪拌器實現了本發明的目的。該攪拌器的特征在于，其表面的至少一部分用由聚醚-醚-酮構成的保護層進行涂層。本發明的基本思路一方面在于，用高效抗粘附保護層對用于研磨料的攪拌器進行涂層，從而降低粘附的以及在清潔情況下待清除的廢料。盡管如此，粘附的材料，例如凝固的或還濕潤的混凝土在清潔循環中去除，并接著由于受到污染而作為污染的廢料而必須清除。由于材料在攪拌器上的粘附降低，由此有利地降低了待清除的廢料的出現。此外，抗粘附保護層簡化了在攪拌器上已經硬化的沉積物的自動脫落。通過保護層的特別高的機械強度，攪拌器的使用壽命此外有利地得到了提高，這是因為，由此顯著降低了機械磨損。此外，通過選擇特別抗輻射的材料，攪拌器的使用壽命進一步有利地得以延長，攪拌器使用期滿后同樣應作為放射活性物質加以清除。由此顯著降低的維護周期特別有利地降低了維護人員手動介入的必要性，在進行維護的情況下，維護人員盡管有最高級的保護措施還是暴露于殘余放射負載之下。此外，在清潔周期數量降低時，在用水進行清潔的情況下，降低了水消耗，在此，水在清潔后同樣受到污染。PEEK是聚醚-醚-酮族的化合物，其對許多有機和無機的化合物有耐受力。PEEK通常用于汽車工業，作為高壓技術中的絕緣材料，作為半導體技術中的晶圓載具，或者用作電子技術中的撓性電路載體。PEEK還用作樂器弦線和網球線的核心材料。然而，其用作工具涂層的用途還是未知的。PEEK具有另外的分支族，例如PEK、PEKK或PEEKEK，這些材料證明特別適用于本發明的用途。還顯示了，PEEK除了出色的化學和力學耐受力和相應的表面涂層的很小的摩擦因數，還有高的放射耐受力。PEEK出色地適用于用于混合受到放射活性污染的研磨材料的攪拌器的涂層。由其它應用領域已知的涂層材料PTFE (聚四氟乙烯，其用于平底鍋的特氟龍涂層)不適用于核能領域，因為放射活性材料的離子化放射會導致PTFE塑料的分解，并使經過如此涂層的攪拌器在短時間內就不能使用。相應的信息可以在下文中找到=Dominingh
aus, H;Elsner, P.;Eyerer, P.;Hirth, T.:塑料-特性和應用(2008) ；Springer Verlag
Berlin, Heidelberg。所述發明當然不限于攪拌器，而是可以擴展至所有與研磨料和放射活性負載材料直接接觸的工具。攪拌器的涂層這樣設計，即，在混合過程中與待混合材料相接觸的區域完全地經過涂層。由此例如在攪拌器的上部區域(在此設置有與驅動裝置的連接位置)在必要時取消涂層。作為用PEEK進行涂層的替代，用多芳基化合物、聚亞苯基砜、聚苯硫醚進行涂層證明是有利的。多芳基化合物、聚亞苯基砜、聚苯硫醚是這樣的熱塑性縮聚物的族，其在它的組成部分的主鏈中包含硫(S)或砜(SO2)形式的硫原子。該族的特征在于，硫原子一直位于主鏈內的芳香基上，例如在聯苯砜或硫基團上。這些熱塑性塑料對于許多有機和無機的化合物有耐受性，并對離子化放射有高耐受性。多芳基砜或多芳基硫的族在汽車工業、電子工業、醫學技術和一般設備制造領域有廣泛應用。這樣的塑料在此加工成插座、外殼體、支架或軸承保持架。常見的和根據本發明適宜的是由多芳基化合物、聚亞苯基砜、聚苯硫醚的族構成的塑料例如為聚磺(PSU)、聚醚砜(PESU)或聚苯硫醚(PPS )。還示出了多芳基化合物、聚亞苯基砜或聚苯硫醚的族除了出色的化學和機械耐受力還具有高的放射學耐受力。此外，多芳基化合物、聚亞苯基砜或聚苯硫醚的族的摩擦行為和磨損行為可以很好地進行修正。為修正摩擦行為和磨損行為典型地使用諸如玻璃纖維或石墨的材料。根據本發明特別優選的實施方式，保護層具有100 μ m-250 μ m的層厚。這樣的層厚相對于已知的層厚得到了提高并且導致(以適應于運行的磨損為前提)本發明的攪拌器的使用壽命明顯提高。給定的涂層區域可以以單一涂層過程進行涂覆，從而可以特別均勻地制造這樣的保護層。根據本發明特別優選的實施方式，保護層優選具有500 μ m-750 μ m的層厚。這樣的層厚相對于已知的其他保護層的層厚證明是呈比例的厚度，然而，這是以待取得的、攪拌器的盡量長的使用壽命為背景而言的。因此，經長時間的、例如數年的保護層的邊緣磨損通過相應的保護層厚度得以補償，而不會失去保護效果。必要時，根據使用情況，直至1000 μ m的層厚也是有意義的。然而對于這樣的層厚應當注意，相應的保護層通常在數個涂層過程中完成，從而導致一定程度的不均一性，該不均一性有時候抵消了層厚提高的優點。因此多個涂層過程，優選用于明顯高于單一涂層所能達到的層厚的總層厚。根據本發明的另一變體，通過靜電粉末涂層和后繼的燒灼處理生成保護層。涉及這樣的方法，使用該方法，實現對攪拌器非常均勻的涂層，同時實現保護層的良好的機械性能，特別是小的摩擦系數和較高的表面硬度。燒灼溫度位于380°C至420°C范圍內。還可以使用諸如分散涂層或火焰噴涂的涂層方法。對應于本發明的另一變體，攪拌器在它的核心部由具有阻抗的材料構成，例如不銹鋼。根據本發明的另一變體，相鄰設置有兩個可轉動的單個攪拌器。以此方式，確保了特別有效的混合過程。通過這樣的攪拌裝置實現了本發明的目的，S卩，其具有至少一個攪拌器和一個用于旋轉該至少一個攪拌器的驅動裝置，而且其設計有至少一個根據本發明的攪拌器。根據本發明的攪拌器的所述優勢也延續至此類攪拌裝置。除了用于至少一個攪拌器的驅動裝置，攪拌裝置的組件例如還有用于水泥、水和有放射活性廢料的混合容器和引入裝置，以及用于混合材料的排出裝置。攪拌裝置根據本發明的另一設計方案包括核安全外殼，攪拌裝置設置在該外殼內。該類安全外殼作用為限定一個空間，在該空間內對有放射活性的材料進行處理。該空間典型地維持有最嚴格的安全措施，僅能通過閥門進入到該空間，其中，在一般情況下對每個過程進行遙控而不進行局部的手動介入。由此改善了設備和人員的安全性。通過根據本發明的攪拌器或根據本發明的攪拌裝置用于攪拌放射活性預負載的研磨料，例如水泥-水混合物、混凝土或類似材料的用途實現了本發明的目的。放射活性預負載的材料或廢料可以是結晶、泥狀或凝結形式。然而，在核能裝置中通常采用的離子交換樹脂在使用期滿之后，也要作為放射活性廢料加以清除。離子交換樹脂是球狀或粉末形式的基于塑料的固體，并可以很好地與水泥-水混合物攪拌在一起。對受到污染的材料進行混合的相應優點此前已經闡述。特別在優選的用途變體中，根據本發明的攪拌器或根據本發明的攪拌裝置用于核能裝置內，特別用于核電廠中。在此，根據運行情況，生成待清除的放射活性廢料，具有優勢地，其通過使用各個攪拌裝置或攪拌器與水泥-水混合物相混合。在根據本發明的很少進行的清潔周期內，產生少量待清除廢料，其中，根據本發明的攪拌器特別耐用。在從屬權利要求中給出了進一步有利的設計方案。
憑借示出附圖的實施例進一步闡明了本發明、進一步的實施方式和進一步的優勢。附圖中:圖1實例性地示出了攪拌容器內的攪拌器。附圖標記說明10攪拌容器中的示例性的攪拌器
12第一攪拌器14第二攪拌器16受到污染的水泥-水混合物18放射活性輻射20攪拌容器
具體實施例方式圖1在圖示10中示出了攪拌容器20中的兩個相向驅動的攪拌器12、14。該攪拌容器填充有待攪拌的水泥-水混合物，該混合物具有放射活性，如附圖標記18所示出。放射活性負載通過混合放射活性廢料而實現，該廢料安全地存放于遲些凝固的水泥中。在各個混合或攪拌過程結束之后，優選對與水泥-水混合物16發生接觸的攪拌器12、14進行清潔處理。然而，理想地就盡可能延遲該清潔周期，即，不是在每個混合過程之后都進行。通過根據本發明的用PEEK對攪拌器進行的涂層處理，水泥或類似的待混合材料在攪拌工具12、14上的粘附有利地得到了降低，從而延長了維護間隔。在各個清潔周期產生的粘附在攪拌器上的水泥殘余物(其應當作為具有放射活性的廢料被清除)的總量由此有利地得到了降低。特別是由于PEEK涂層的高放射耐受力，如此經過涂層的攪拌器12、14證明適用于長期使用于放射負載區域或適用于混合受放射活性18負載的材料16。此外，PEEK具有出色的機械性能，從而使PEEK保護層在混合過程中能經受水泥混合物16的材料顆粒的高研磨負載。此外，PEEK保護層證明在化學上有高耐受力，從而使其在與含酸的組分接觸時不受到降低保護層使用壽命的負面影響。
權利要求
1.一種用于混合研磨材料，特別是水泥(16)的攪拌器(12、14)，其特征在于， 所述攪拌器的表面的至少一部分用由聚醚-醚-酮PEEK)構成的保護層進行涂層。
2.一種用于混合研磨材料，特別是水泥(16)的攪拌器(12、14)，其特征在于， 所述攪拌器的表面的至少一部分用由多芳基化合物、聚亞苯基砜、聚苯硫醚組成的族構成的聚合物進行涂層。
3.根據權利要求1或2所述的攪拌器，其特征在于，所述保護層優選具有100 μ m-250 μ m范圍的層厚。
4.根據前述權利要求所述的攪拌器，其特征在于，所述保護層優選具有500 μ m-750 μ m范圍的層厚。
5.根據前述權利要求的任意一項所述的攪拌器，其特征在于，所述保護層通過靜電粉末涂層和后繼的灼燒處理生成。
6.根據前述權利要求的任意一項所述的攪拌器，其特征在于，所述攪拌器主要由不銹鋼構成。
7.根據前述權利要求的任意一項所述的攪拌器，其特征在于，兩個相向(12、14)旋轉的單個攪拌器相鄰設置。
8.一種攪拌裝置，其包括至少一個攪拌器(12、14)和旋轉所述至少一個攪拌器(12、14)的驅動裝置，其特征在于， 設置有至少一個根據權利要求1至7所述的攪拌器(12、14)。
9.根據權利要求8所述的攪拌裝置，其特征在于，所述攪拌裝置具有一個核安全外殼，在所述核安全外殼內設置所述攪拌裝置。
10.根據權利要求1至9的任意一項所述的攪拌器(12、14)或攪拌裝置的用途，用于混合放射活性預負載的研磨料。
11.根據權利要求10所述的攪拌器(12、14)或攪拌裝置的用途，其特征在于，所述混合在核能裝置中進行。
全文摘要
本發明涉及一種用于混合研磨材料(16)的攪拌器(12、14)，其中，該攪拌器的表面的至少一部分用由聚醚-醚-酮(PEEK)構成的保護層進行涂層。本發明還涉及一種攪拌裝置和該攪拌器(12、14)或攪拌裝置的用途。
文檔編號B01F7/16GK103157395SQ20121054824
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月17日 優先權日2011年12月16日
發明者海寧·費爾曼 申請人:西屋電氣(德國)有限公司