АГРЕГАТ ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГ Российский патент 2006 года по МПК B01D59/20 

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения смесей газов и изотопных смесей и, в частности, к конструкции агрегатов газовых центрифуг, установленных на опорных рамах в несколько ярусов по высоте, например, на заводах по разделению изотопов урана или на многоагрегатных стендах по разделению стабильных изотопов.

Известна конструкция агрегата, взятая за прототип, выполненная в виде рамы из продольных и поперечных балок с установленными на ней с каждой стороны блоками по 10 центрифуг (Патент России №2170800, 21.08.92 г.). Концы рамы агрегата в виде поперечных балок закреплены болтами на консолях опорных конструкций стендов или колонн промышленных заводов в несколько ярусов по высоте. (Ж. "NUEXCO", №272, Апрель 1991, с.33; Е.Т. Артемов, А.Э. Бедель «Укрощение урана», Екатеринбург, Издательство ООО «СВ-96», 1999, с.153.)

В известной конструкции на газовые центрифуги агрегатов, расположенные в нижнем ярусе и в верхнем ярусе многоярусной компоновки, действуют существенно различные горизонтальные возмущения, передаваемые от колебаний земной коры при сейсмических возмущениях. В существующих промышленных компоновках в зависимости от числа ярусов агрегатов по высоте коэффициент усиления колебаний агрегатов от возмущений при землетрясениях на верхнем ярусе может достигать 3-4 по сравнению с возмущениями агрегатов на первом ярусе. Это снижает надежность газовых центрифуг, расположенных в агрегатах на верхних ярусах, и ограничивает возможности применения эффективного оборудования с увеличенным количеством ярусов в зонах с повышенной сейсмической активностью и балльностью сейсмических возмущений.

Известен агрегат в промышленной группе газовых центрифуг для разделения изотопов, выполненный из ряда колонн с ярусами консолей, на которых установлены в несколько ярусов по высоте концы рам агрегатов газовых центрифуг (Патент RU №2236896, B 01 D 59/20, В 04 В 5/08, 19.09.2002), причем конец рамы каждого агрегата установлен на консоли подвижно в горизонтальном направлении и закреплен на консоли упругим в горизонтальной плоскости элементом, выполненным в виде закрепленной на раме резиновой втулки, надетой на закрепленный в консоли стержень. Применение в конструкции подвижного агрегата резиновых элементов ограничивает ресурсную надежность конструкции, так как современные конструкции центрифуг могут эксплуатироваться в непрерывном режиме работы 20-30 лет, в то время как находящиеся в атмосфере резиновые упругие элементы подвержены старению и меняют свои упругие и демпфирующие свойства.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение надежности газовых центрифуг в конструкции агрегатов, размещенных в верхних ярусах компоновок при повышенной сейсмической активности и балльности сейсмических возмущений.

Для этого в агрегате газовых центрифуг, содержащем расположенные двумя рядами центрифуги, закрепленные на общей раме с поперечными балками, установленном на опорные консоли колонн, рама оперта на нижние концы вертикальных стержней, верхняя часть которых установлена на консоли.

Кроме того, в агрегате газовых центрифуг верхняя часть стержней установлена на консоли с помощью сферических шайб.

Дополнительно, в агрегате газовых центрифуг рама оперта на нижние концы вертикальных стержней с помощью сферических шайб.

Кроме того, в агрегате газовых центрифуг верхняя часть стержней установлена во втулках, установленных с возможностью горизонтального перемещения в отверстиях консолей.

Дополнительно, в агрегате газовых центрифуг нижние концы стержней установлены на нижних поперечных балках.

Кроме того, в агрегате газовых центрифуг верхние концы стержней проходят в отверстия верхней поперечной балки.

Дополнительно, в агрегате газовых центрифуг на верхние концы стержней надета шайба, поджатая к поверхности балки пружиной.

Дополнительно, в агрегате газовых центрифуг на верхние концы стержней надета резиновая втулка, расположенная в отверстии балки.

Кроме того, в агрегате газовых центрифуг верхние концы стержней установлены на планках, размещенных на консолях.

Дополнительно, в агрегате газовых центрифуг нижние концы стержней установлены на опорных элементах, закрепленных на нижних поперечных балках.

Кроме того, в агрегате газовых центрифуг опорные элементы выходят за габариты рамы по ширине и длине.

Дополнительно, в агрегате газовых центрифуг на консолях закреплены дополнительные вертикальные стержни, проходящие в отверстия верхней поперечной балки, на которые надеты шайбы, поджатые к поверхности балки пружинами.

Кроме того, в агрегате газовых центрифуг на дополнительные вертикальные стержни надета резиновая втулка, расположенная в отверстии балки.

Кроме того, в агрегате газовых центрифуг на верхних поперечных балках установлены подпружиненные к консолям дополнительные вертикальные стержни.

Дополнительно, в агрегате газовых центрифуг нижний конец дополнительного стержня оперт на втулку, установленную в отверстии консоли.

Кроме того, в агрегате газовых центрифуг дополнительный стержень подпружинен к консоли через дополнительную втулку, закрепленную на его конце и охватывающую с радиальным зазором втулку, установленную в отверстии консоли.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в том, что в предлагаемой конструкции агрегата газовых центрифуг за счет изменения конструкции крепления и взаимосвязей элементов крепления агрегатов на колоннах обеспечивается появление возможности смешения агрегата относительно колонн при действии больших сейсмических возмущений на основания колонн. В результате на газовые центрифуги такого агрегата действуют значительно меньшие сейсмические возмущения, которые гасятся элементами конструкции агрегата.

На фиг.1 схематично изображен фронтальный вид агрегата; на фиг.2 показан вид агрегата по разрезу А-А на фиг.1; на фиг.3 изображен вариант крепления агрегата на планках; на фиг.4 показан вид агрегата по разрезу Б-Б на фиг.3; на фиг.5 изображен вариант крепления агрегата на втулках; на фиг.6 изображен вариант крепления агрегата с дополнительным стержнем; на фиг.7 изображен вариант крепления агрегата с дополнительным стержнем и дополнительной втулкой.

Агрегат на фиг.1 и фиг.2 выполнен из газовых центрифуг 1, установленных двумя рядами на прямоугольной раме 2, имеющей поперечные балки верхние 3 и нижние 4. Нижние поперечные балки 4 опираются через сферические шайбы 5 и гайки 6 на вертикальные стержни 7, верхняя часть которых установлена с помощью сферической шайбы 5 в отверстиях 8 консолей 9, закрепленных на колоннах 10. Верхние концы стержней 7 проходят в отверстия 11 верхних балок 3. На верхние концы стержней 7 надета шайба 12, поджатая к поверхности балки 3 пружиной 13 и гайкой 6. На верхние концы стержней 7 надета резиновая втулка 14, расположенная в отверстии 11 верхней балки 3.

В варианте выполнения агрегата на фиг.3 и фиг.4 на нижних балках 4 закреплены сваркой опорные элементы 15, которые опираются через сферические шайбы 5 и гайки 6 на вертикальные стержни 7. Верхние концы стержней 7 со сферическими шайбами 5 установлены на планке 16, которая размещена на консоли 9. На консолях 9 установлен дополнительный стержень 17, который проходит в отверстие 11 верхней балки 3. На дополнительный стержень 17 надета шайба 12, поджатая к поверхности балки 3 пружиной 13 и гайкой 6, и резиновая втулка 14, расположенная в отверстии 11 балки 3. Опорные элементы 15 выходят за габариты рамы 2 агрегата по длине и ширине на величины Н и h соответственно.

В варианте выполнения агрегата на фиг.5 стержень 7 со сферической шайбой 5 установлен во втулке 18, размещенной с возможностью горизонтального перемещения в отверстии 8 консоли 9 в пределах зазора Δ₁.

В варианте выполнения агрегата на фиг.6 дополнительный стержень 19 прижат пружиной 13, установленной в верхней поперечной балке 3 к поверхности втулки 20, установленной в отверстии консоли 9. При этом агрегат может перемещаться в пределах зазора Δ₂.

В варианте выполнения агрегата на фиг.7 на конце подпружиненного стержня 18 закреплена, опертая на консоль 9, дополнительная втулка 21, охватывающая с радиальным зазором Δ₃ втулку 20.

Работа агрегата происходит следующим образом. При сейсмических воздействиях колебания грунта передаются на опорные колонны 10 с закрепленными на них консолями 9, которые начинают перемещаться в пространстве, в то время как установленный на стержнях 7 агрегат под действием сил инерции стремится остаться на месте. При нарастании сейсмических возмущений возникают относительные смещения консолей и агрегата за счет изгиба и отклонения стержней 7, при этом шайбы 5 проскальзывают (меняют угол наклона с отклонением стержней 7) в местах их взаимодействия с консолями 9 и нижними балками 4, создавая трение, уменьшающее величины передаваемых на агрегат ускорений. В результате относительного смещения агрегатов и консолей 9 величины передаваемых на агрегат сейсмических воздействий могут быть значительно уменьшены. Если величин трения сферических шайб 5 недостаточно для максимального снижения передаваемых на агрегат сейсмических воздействий, то увеличение и регулирование необходимой оптимальной величины трения при относительном смещении агрегата и колонн 10 с консолями 9 выполняется установкой и поджатием шайбы 12 пружиной 13 и гайкой 6 к поверхности верхней балки 3, по которой шайба 12 скользит при относительном смещении агрегата и консолей 9. Резиновые втулки 14 на стержнях 7 предотвращают резкие удары верхней балки 3 о стержни 7 при больших амплитудах относительных смещений агрегата и консолей 9.

При больших амплитудах относительных колебаний агрегата и консоли, выходящих за пределы зазора между стержнем 7 и отверстием 11 в балке 3, горизонтальные усилия передаются на втулку 18, которая перемещается в пределах зазора Δ₁ и дополнительно смягчает ударное взаимодействие балки 3 и консоли 9.

В варианте выполнения агрегата, показанном на фиг.6, при нарастании сейсмических возмущений возникают относительные смещения консолей и агрегата за счет изгиба и отклонения нижних концов стержней 7, при этом шайбы 5 проскальзывают (меняют угол наклона с отклонением стержней 7) в местах их взаимодействия с нижними балками 4, создавая трение, уменьшающее величины передаваемых на агрегат ускорений. В результате относительного смещения агрегатов и консолей 9 величины передаваемых на агрегат сейсмических воздействий могут быть значительно уменьшены. Если величин трения сферических шайб 5 недостаточно для максимального снижения передаваемых на агрегат сейсмических воздействий, то увеличение и регулирование необходимой оптимальной величины трения при относительном смещении агрегата и колонн 10 с консолями 9 выполняется поджатием гайкой 6 с шайбой 12 пружины 13, которая прижимает нижний конец дополнительного стержня 19 к поверхности втулки 20, установленной на консоли 9, по которой дополнительный стержень 19 скользит при относительном смещении агрегата и консолей 9. Величина относительного смещения агрегата и консолей 9 ограничена в этом варианте величиной зазора Δ₂.

В варианте выполнения агрегата, показанном на фиг.7, увеличение и регулирование необходимой оптимальной величины трения при относительном смещении агрегата и колонн 10 с консолями 9 выполняется поджатием гайкой 6 с шайбой 12 пружины 13, которая прижимает дополнительную втулку 21, закрепленную на нижнем конце дополнительного стержня 19, к поверхности консоли 9, по которой дополнительная втулка 21 скользит при относительном смещении агрегата и консолей 9. Величина относительного смещения агрегата и консолей 9 ограничена в этом варианте суммарной величиной зазоров Δ₁ и Δ₃.

Вариант выполнения агрегата, при котором стержни 7 установлены на планке 16 и опорных элементах 15, выступающих за габариты агрегата по длине и ширине, не требует доработка рамы, что удобно для использования на уже установленном действующем оборудовании, т.к. не требует перемонтажа оборудования.

Использование предложенной конструкции агрегата позволяет уменьшить максимальные сейсмические воздействия на агрегат в 1,5-2 раза.

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения смесей газов и изотопных смесей и, в частности, к конструкции агрегатов газовых центрифуг, установленных на опорных рамах в несколько ярусов по высоте, например, на заводах по разделению изотопов урана или на многоагрегатных стендах по разделению стабильных изотопов. В агрегате газовых центрифуг, содержащем расположенные двумя рядами центрифуги, закрепленные на общей раме с поперечными балками, установленном на опорные консоли колонн, рама оперта на нижние концы вертикальных стержней, верхняя часть которых установлена на консоли. Для опор использованы сферические шайбы и втулки, установленные с возможностью горизонтального перемещения в отверстиях консолей. Нижние концы стержней установлены на нижних поперечных балках, а верхние концы стержней проходят в отверстия верхней поперечной балки и на них надета шайба, поджатая к поверхности балки пружиной. Верхние концы стержней могут быть установлены на планках, размещенных на консолях, а нижние концы стержней - на опорных элементах, закрепленных на нижних поперечных балках. Опорные элементы выходят за габариты рамы по ширине и длине. Технический результат: снижение сейсмических возмущений газовых центрифуг, которые гасятся элементами конструкции агрегата в 1,5-2 раза. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Агрегат газовых центрифуг, содержащий расположенные двумя рядами центрифуги, закрепленные на общей раме с поперечными балками, установленный на опорные консоли колонн, отличающийся тем, что рама оперта на нижние концы вертикальных стержней, верхняя часть которых установлена на консоли.2. Агрегат газовых центрифуг по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть стержней установлена на консоли с помощью сферических шайб.3. Агрегат газовых центрифуг по п.1, отличающийся тем, что рама оперта на нижние концы вертикальных стержней с помощью сферических шайб.4. Агрегат газовых центрифуг по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть стержней установлена во втулках, установленных с возможностью горизонтального перемещения в отверстиях консолей.5. Агрегат газовых центрифуг по пп.1-4, отличающийся тем, что нижние концы стержней установлены на нижних поперечных балках.6. Агрегат газовых центрифуг по пп.1-4, отличающийся тем, что верхние концы стержней проходят в отверстия верхней поперечной балки.7. Агрегат газовых центрифуг по п.6, отличающийся тем, что на верхние концы стержней надета шайба, поджатая к поверхности балки пружиной.8. Агрегат газовых центрифуг по п.6, отличающийся тем, что на верхние концы стержней надета резиновая втулка, расположенная в отверстии балки.9. Агрегат газовых центрифуг по пп.1-3, отличающийся тем, что верхние концы стержней установлены на планках, размещенных на консолях.10. Агрегат газовых центрифуг по п.9, отличающийся тем, что нижние концы стержней установлены на опорных элементах, закрепленных на нижних поперечных балках.11. Агрегат газовых центрифуг по п.10, отличающийся тем, что опорные элементы выходят за габариты рамы по ширине и длине.12. Агрегат газовых центрифуг по п.9, отличающийся тем, что на консолях закреплены дополнительные вертикальные стержни, проходящие в отверстия верхней поперечной балки, на которые надеты шайбы, поджатые к поверхности балки пружинами.13. Агрегат газовых центрифуг по п.12, отличающийся тем, что на дополнительные вертикальные стержни надета резиновая втулка, расположенная в отверстии балки.14. Агрегат газовых центрифуг по пп.1-4, отличающийся тем, что на верхних поперечных балках установлены подпружиненные к консолям дополнительные вертикальные стержни.15. Агрегат газовых центрифуг по п.14, отличающийся тем, что нижний конец дополнительного стержня оперт на втулку, установленную в отверстии консоли.16. Агрегат газовых центрифуг по п.14, отличающийся тем, что дополнительный стержень подпружинен к консоли через дополнительную втулку, закрепленную на его конце и охватывающую с радиальным зазором втулку, установленную в отверстии консоли.