ГАЗОВАЯ ЦЕНТРИФУГА Российский патент 1998 года по МПК B01D59/20 B04B5/08 H02K19/08 

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения газов и изотопных смесей и, в частности, к приводам ультрацентрифуг, используемым для разделения изотопов урана.

Известна газовая центрифуга для разделения изотопов урана (Патент ФРГ N 1071593, кл.B 04 B 5/08, опубл. 09.06.60 г.), выполненная в виде вертикального тонкостенного цилиндра, приводимого во вращение двигателем торцевого исполнения в нижней части корпуса.

Известна газовая центрифуга для разделения изотопов урана (Делекторский Б. А. , Тарасов В.Н. "Управляемый гистерезисный привод". Москва, Энергоатомиздат, 1983 г.), выполненная в виде вертикального тонкостенного цилиндра, приводимого во вращение гистерезисным двигателем торцевого исполнения в нижней части корпуса. Якорь закреплен на корпусе центрифуги, а ротор в виде плоского диска установлен на валу цилиндра.

Недостаток такой конструкции центрифуги состоит в том, что при параллельной работе тысяч таких центрифуг на разделительном заводе из-за разброса электрических и гидравлических параметров центрифуг и возможного снижения параметров питающего тока часть газовых центрифуг периодически работает в подсинхронном режиме, что снижает производительность разделительного оборудования.

Технический результат изобретения - повышение производительности разделительного оборудования.

Технический результат достигается тем, что в газовой центрифуге, содержащей вращающуюся полость в виде вертикального тонкостенного цилиндра и торцевой гистерезисный двигатель с дисковым гистерезисным ротором, установленным на валу цилиндра, на дисковом роторе выполнены два симметричных относительно оси диска сегментных выреза с отношением оставшейся ширины диска к диаметру 0,5-0,7, а на оси симметрии диска, расположенной между вырезами, выполнены два симметричных относительно оси диска отверстия диаметром 0,2-0,3 диаметра диска и расстоянием между центрами 0,5-0,7 диаметра диска.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 схематично изображен вертикальный разрез газовой центрифуги, а на фиг. 2 показан дисковый гистерезисный ротор. Газовая центрифуга содержит вращающуюся полость в виде вертикального тонкостенного цилиндра 1, опирающегося посредством сферического керна на подпятник 2. Для уменьшения контактного давления в подпятнике в верхней части центрифуги установлен одноосный магнитный подвес 3. Гистерезисный двигатель расположен в нижней части центрифуги и имеет торцевое исполнение. Якорь 4 закреплен на корпусе 5, а дисковый гистерезисный ротор 6 установлен на валу 7. Ротор 6 (фиг. 2) имеет центральное отверстие 8 для установки на валу 7, и два отверстия 9, расположенных на оси симметрии 10 между двумя сегментными вырезами 11. При этом выполняются соотношения b/D = 0,5-0,7; d/D = 0,2-0,3; h/D = 0,5-0,7, где D - диаметр диска; b - ширина диска; d - диаметр отверстий 9; h - расстояние между центрами отверстий 9.

При подаче питающего тока в обмотку якоря 4 возникающий на роторе 6 момент приводит во вращение цилиндр 1, и он начинает увеличивать скорость вращения до достижения синхронной скорости, соответствующей рабочему режиму работы газовой центрифуги. Выполненные на диске сегментные вырезы и отверстия не снижают асинхронный момент двигателя и не увеличивают время разгона цилиндра до рабочих оборотов. После достижения цилиндром рабочей скорости вращения в цилиндр 1 подают рабочий газ, который подвергается разделению. Рабочие напряжения в роторе 6 на 15 - 18% меньше рабочих напряжений в сплошном дисковом роторе известной конструкции, а масса ротора 6 на 30% меньше массы сплошного дискового ротора известной конструкции. Результаты испытаний показали, что величина мощности опрокидывания для ротора 6 в синхронном режиме увеличивается в 1,8-2 раза по сравнению с мощностью опрокидывания в известной центрифуге со сплошным диском гистерезисного двигателя. Коэффициент мощности при этом увеличивается с 0,25 до 0,37.

Поскольку мощность опрокидывания ротора 6 в 1,8-2 раза превышает в синхронном режиме мощность опрокидывания для известного гистерезисного привода и тем более мощность, создаваемую газом и опорами цилиндра даже при значительных изменениях газового режима или параметров питающего тока, газовые центрифуги не перейдут в подсинхронный режим работы и не снизят скорости вращения. В результате этого повысится разделительная способность газовых центрифуг за счет исключения асинхронного режима их работы и разделительная способность всего каскада за счет повышения стабильности работы центрифуг. Дополнительное увеличение разделительной способности может быть получено за счет увеличения длины трубы центрифуги в соответствии с уменьшением массы ротора 6.

Изобретение предназначено для приводов ультрацентрифуг и может быть использовано при разделении изотопов урана. Газовая центрифуга, содержит вращающуюся полость в виде вертикального тонкостенного цилиндра и торцевой гистерезисный двигатель с дисковым гистерезисным ротором. Ротор установлен на валу цилиндра. На диске ротора выполнены два симметричных относительно оси диска сегментных выреза. Отношение оставшейся ширины диска к диаметру 0,5-0,7. На оси симметрии диска, расположенной между вырезами, выполнены два симметричных относительно оси диска отверстия. Диаметр отверстий 0,2-0,3 диаметра диска, расстояние между центрами 0,5-0,7 диаметра диска. 2. ил.

Газовая центрифуга, содержащая вращающуюся полость в виде вертикального тонкостенного цилиндра и торцевой гистерезисный двигатель с дисковым гистерезисным ротором, установленным на валу цилиндра, отличающаяся тем, что на дисковом роторе выполнены два симметричных относительно оси диска сегментных выреза с отношением оставшейся ширины диска к диаметру 0,5 - 0,7, а на оси симметрии диска, расположенной между вырезами, выполнены два симметричных относительно оси диска отверстия диаметром 0,2 - 0,3 диаметра диска и расстоянием между центрами 0,5 - 0,7 диаметра диска.