АГРЕГАТ ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГ Российский патент 2008 года по МПК B04B5/08 

Изобретение относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов с различными молекулярными массами, в том числе газообразных изотопных смесей, в поле центробежных сил, а именно к агрегатам газовых центрифуг, из которых формируются многоступенчатые каскады на разделительных предприятиях.

Известны агрегаты газовых центрифуг, содержащие раму в виде общего поддона с установленными на нем несколькими десятками центрифуг, взаимосвязанных газопроводами в один компоновочный блок, позволяющий упростить и удешевить монтаж разделительного предприятия.

Известны конструкции агрегатов для одноярусной компоновки газовых центрифуг в цехах промышленных заводов по обогащению урана, выполненные в виде цилиндрических контейнеров с группами установленных внутри них центрифуг или в виде контейнеров с прямоугольным или квадратным основанием, боковыми стенками и верхней крышкой, внутри которых несколькими рядами установлены газовые центрифуги (Патент Японии JP58-156329,1983-09-17, B01D 59/20, F16M 1/00). Десятки тысяч агрегатов крепятся к полу цеха разделительного завода за основание контейнеров, при этом форма и размещение контейнеров выбираются из условий минимальной занимаемой агрегатами площади.

Известна конструкция агрегатов для одноярусной компоновки газовых центрифуг в цехах промышленных заводов по обогащению урана по Патенту Великобритании (GB 1443813, 1976-07-28, В04В 5/08), выполненная в виде поддона с направляющими, по которым установлены несколькими рядами газовые центрифуги, имеющие корпусы с четырехугольными фланцами.

В этих известных конструкциях с одноярусным размещением агрегатов центрифуг недостаточно эффективно используется весь объем разделительного цеха, что приводит к дополнительным затратам на единицу работы разделения.

Наиболее близким к изобретению является конструкция агрегата газовых центрифуг для многоярусной компоновки каскадов, взятая за прототип, выполненная в виде общей вертикальной рамы из продольных и поперечных балок с установленными на ней с каждой стороны с помощью планок, стяжек и амортизаторов разворота рядами газовых центрифуг (Патент России №2060800, 20.08.92 г.), соединенными трубками питания, отбора и отвала с агрегатными газовыми коллекторами. Концы рамы такого агрегата, выполненные в виде поперечных балок, закреплены болтами на консолях опорных конструкций колонн промышленных заводов в несколько ярусов по высоте, что позволяет эффективно использовать весь объем разделительного цеха (Артемов Е.Т., Бедель А.Э. «Укрощение урана», Екатеринбург, Издательство ООО «СВ-96», 1999, с.153).

Однако в известной конструкции агрегата газовые центрифуги, корпусы которых поджаты друг к другу вдоль рамы агрегата по цилиндрическим фланцам и могут проворачиваться с торможением разворота амортизирующими устройствами при разрушении ротора, не обеспечивают достаточно плотной компоновки центрифуг в агрегате, что снижает производительность агрегата и эффективность использования объема разделительного цеха.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - увеличение производительности агрегата и повышение эффективности использования объема разделительного цеха.

Для этого в агрегате газовых центрифуг, содержащем установленные двумя рядами центрифуги, корпусы которых с фланцами, закрытыми крышками, при помощи планок, стяжек и амортизаторов закреплены на общей раме, фланцы выполнены эллипсообразной формы и установлены вдоль оси ряда наименьшим размером формы.

Дополнительно в агрегате эллипсообразная форма фланца образована дугами меньшего радиуса, сопряженными с хордами дуг большего радиуса.

Кроме того, в агрегате крышки выполнены эллипсообразной формы.

Дополнительно в агрегате эллипсообразная форма крышек образована дугами меньшего радиуса, сопряженными с хордами дуг большего радиуса.

Кроме того, в агрегате малая ось эллипсообразной формы фланца повернута от направления продольной оси агрегата на некоторый угол в направлении, противоположном направлению вращения ротора.

Дополнительно в агрегате малая ось эллипсообразной формы фланца корпуса повернута от направления продольной оси агрегата на угол 10-20° в направлении, противоположном вращению ротора.

Кроме того, в агрегате центрифуги опираются на раму в поперечном направлении, по крайней мере, одним фланцем в пределах дуги с наибольшим размером эллипсообразной формы.

Дополнительно в агрегате центрифуги опираются на раму в поперечном направлении по поверхности корпуса.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, состоит в том, что в предлагаемой конструкция агрегата газовых центрифуг за счет изменения конструкции фланцев корпуса и установления новых взаимосвязей элементов крепления агрегата обеспечивается возможность установки дополнительных центрифуг в существующие габариты агрегата с центрифугами с цилиндрическими фланцами, что увеличивает его производительность.

На фиг.1 схематично изображен фронтальный вид агрегата; на фиг.2 - вид агрегата по сечению А-А; на фиг.3 показан вид агрегата сверху; на фиг.4 - вид агрегата по сечению Б-Б.

Агрегат выполнен из газовых центрифуг, содержащих корпус 1 с фланцами 2 и крышками 3, установленных двумя рядами на общей раме из продольных балок 4, поперечных балок 5 и вертикальных балок 6. Корпусы 1 центрифуг закреплены на раме с помощью планок 7, стяжек 8 и амортизаторов в виде ленты 9 с резиновой прокладкой 10 и поджаты один к другому вдоль агрегата винтами 11, а поперек ряда поджаты к закрепленным на раме упорам 12 и 13 планками 7 и стяжками 8. Фланцы 2 корпусов 1 выполнены эллипсообразной формы, образованной дугами 14 меньшего радиуса r, сопряженными с хордами 15 дуг 16 большего радиуса R. Фланцы 2 опираются на раму с помощью упоров 12 и 13 по наибольшему размеру формы на дуге 16 большего радиуса R. Фланцы 2 соседних в ряду центрифуг опираются между собой по наименьшему размеру формы на дугах 14 меньшего радиуса r. Крышки 3 выполнены эллипсообразной формы, образованной дугами 17 меньшего радиуса r1, сопряженными с хордами 18 дуг 19 большего радиуса R1. Малая ось 20 эллипсообразной формы фланца 2 повернута от направления оси ряда 21, параллельного продольной оси агрегата 22, на некоторый угол α в направлении, противоположном направлению вращения ротора, показанном на фиг.3 и 4 стрелкой 23. Величина угла а составляет 10-20°. Центрифуги в агрегате установлены в поперечном направлении на раме одними нижними фланцами 2 по наибольшему размеру формы и опираются на дугах 16 большего радиуса R на упоры 13 рамы, а в верхней части корпусы 1 опираются на упоры 12 рамы.

Агрегат работает следующим образом.

При сборке агрегата фланцы 2 корпусов 1 центрифуг поджимаются один к другому вдоль рамы агрегата на каждом ряде центрифуг агрегата винтами 11 таким образом, что они взаимодействуют с соседними фланцами в пределах дуг 14 меньшего радиуса r. В поперечном направлении центрифуги прижаты на дуге 16 большего радиусом R фланца корпуса к нижним упорам 13 и планкам 7, а верхней частью корпуса 1 прижаты к упорам 12 рамы продольными стяжками 8. В результате такой сборки за счет создания усилия взаимодействия между фланцами 2 корпусов 1, между корпусами 1 и упорами 12, между фланцами 2 и упорами 13 рамы и между фланцами 2 и планками 7 конструкция агрегата приобретает необходимую жесткость в поперечном направлении и необходимую величину коэффициента демпфирования колебаний за счет взаимного трения корпусов 1, фланцев 2, планок 7 и рамы при их относительном смещении при возмущениях, возникающих во время разрушений ротора одной из центрифуг агрегата или при сейсмических воздействиях. При разрушении одной из центрифуг агрегата кинетический момент от разрушившегося ротора передается на корпус 1, и корпус проворачивается на некоторый угол в пределах дуги 14 малого радиуса r, которая составляет 20-40°, в зависимости от величины трения на фланцах 2 корпуса на малом радиусе r и большем радиусе R и параметров ленты 9 амортизатора с резиновой прокладкой 10, который ограничивает величину предельного разворота и снижает максимальную величину возмущений, передаваемых на нормально работающие центрифуги от разрушившейся машины. При сейсмических воздействиях, превышающих силы трения между элементами агрегата, конструкция агрегата обеспечивает относительное смещение фланцев 2, планок 7 и рамы, что приводит к эффективному гашению таких возмущений и не приводит к нарушению нормального режима работы газовых центрифуг.

Конструкция агрегата с эллипсообразными фланцами корпусов позволяет увеличить плотность компоновки центрифуг в агрегате при сохранении его габаритов и надежности и тем самым увеличить производительность агрегата и эффективность использования объема цехов разделительного производства.

Агрегат газовых центрифуг относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов с различными молекулярными массами, к агрегатам газовых центрифуг, из которых формируются многоступенчатые каскады на разделительных предприятиях. Агрегат газовых центрифуг содержит установленные двумя рядами центрифуги, корпусы которых с фланцами, закрытыми крышками, при помощи планок, стяжек и амортизаторов закреплены на общей раме. Фланцы выполнены эллипсообразной формы и установлены вдоль оси ряда наименьшим размером формы. Техническим результатом является увеличение производительности агрегата и повышение эффективности использования объема разделительного цеха. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Агрегат газовых центрифуг, содержащий установленные двумя рядами центрифуги, корпусы которых с фланцами закрытыми крышками, при помощи планок, стяжек и амортизаторов закреплены на общей раме, отличающийся тем, что фланцы выполнены эллипсообразной формы и установлены вдоль оси ряда наименьшим размером формы.2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что эллипсообразная форма фланца образована дугами меньшего радиуса, сопряженными с хордами дуг большего радиуса.3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что крышки выполнены эллипсообразной формы.4. Агрегат по п.3, отличающийся тем, что эллипсообразная форма крышки образована дугами меньшего радиуса, сопряженными с хордами дуг большего радиуса.5. Агрегат по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что малая ось эллипсообразной формы фланца повернута от направления оси ряда агрегата на некоторый угол в направлении, противоположном направлению вращения ротора.6. Агрегат по п.5, отличающийся тем, что малая ось эллипсообразной формы фланца повернута от направления продольной оси агрегата на угол 10-20° в направлении, противоположном направлению вращения ротора.7. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что центрифуги опираются на раму в поперечном направлении по крайней мере одним фланцем в пределах дуги с наибольшим размером эллипсообразной формы.8. Агрегат по п.1 или 7, отличающийся тем, что центрифуги опираются на раму в поперечном направлении по поверхности корпуса.