JPS5940489B2 - gas centrifuge - Google Patents

gas centrifuge

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Publication number
JPS5940489B2
JPS5940489B2 JP9868777A JP9868777A JPS5940489B2 JP S5940489 B2 JPS5940489 B2 JP S5940489B2 JP 9868777 A JP9868777 A JP 9868777A JP 9868777 A JP9868777 A JP 9868777A JP S5940489 B2 JPS5940489 B2 JP S5940489B2
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JP
Japan
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baffle plate
gas
rotating body
fabric
baffle
Prior art date
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Application number
JP9868777A
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Japanese (ja)
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JPS5432880A (en
Inventor
敏郎 山中
博 大西
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPS5940489B2 publication Critical patent/JPS5940489B2/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)この発明の技術分野 この発明はガス遠心分離機に関し、さらに詳しくは、六
フッ化ウランなどの遠心分離に使用する分離機に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a gas centrifuge, and more particularly to a separator used for centrifugal separation of uranium hexafluoride and the like.

(0)従来技術とその欠点 ガス遠心分離機は、回転胴と、この回転胴の上下両端部
に設けた端板と、上記回転胴内に設けたじゃま板を有し
ている。
(0) Prior Art and Its Disadvantages A gas centrifuge has a rotating barrel, end plates provided at both upper and lower ends of the rotating barrel, and baffle plates provided within the rotating barrel.

このじゃま板は、中心部に穴を有する板からなり、通常
、回転胴内の上下2か所に設置されている。
This baffle plate is made of a plate with a hole in the center, and is usually installed at two locations above and below within the rotating drum.

しかして、じゃま板は回転胴内のガスの流れを制御する
とともに、分離ガスの最適な抜き出し位置を決定する作
用をもっており、その機能は分離機の効率を支配する。
Therefore, the baffle plate has the function of controlling the flow of gas within the rotary barrel and determining the optimum extraction position of the separated gas, and this function governs the efficiency of the separator.

ところで、穴あき円板からなるじゃま板が回転すると、
その円周方向に応力が作用する。
By the way, when a baffle plate made of a perforated disk rotates,
Stress acts in the circumferential direction.

この円周方向応力は、じゃま板の内周部はど大きく、外
周部はど小さい。
This circumferential stress is greater at the inner periphery of the baffle plate and smaller at the outer periphery.

しかして、最内周部では異常に高くなる。However, it becomes abnormally high at the innermost circumference.

したがって、じゃま板の許容回転速度は、その最内周部
に作用する円周方向応力が構成材料の許容応力を越えな
い範囲であるということができるが、ガス遠心分離機に
おいては、分離能力が回転胴の周速の4乗に比例する関
係上、500m/分を越えるような高い周速が要求され
ており、そのように高速回転が要求されるガス遠心分離
機のじゃま板を、アルミニウム合金や高張力鋼などの、
比強度の小さな、しかも等方性の材料で構成したのでは
、その最内周部に作用する円周方向応力がこれら材料の
許容応力を簡単に越えてしまう。
Therefore, it can be said that the allowable rotational speed of the baffle plate is within the range in which the circumferential stress acting on the innermost part of the baffle plate does not exceed the allowable stress of the constituent materials. Because it is proportional to the fourth power of the circumferential speed of the rotating body, a high circumferential speed exceeding 500 m/min is required, and the baffle plates of gas centrifuges that require such high rotation speed are made of aluminum alloy. and high-tensile steel, etc.
If it is made of isotropic materials with low specific strength, the circumferential stress acting on the innermost portion will easily exceed the allowable stress of these materials.

このような問題を解決しようとして、じゃま板の厚みを
外周部から内周部に向かって徐々に厚くしたり、内周部
のみ肉厚になるように構成することも提案されているが
、そうするとじゃま板の重量が著しく増大し、それが回
転胴の回転速度を制約するようになるので、分離能力は
期待したほど向上しない。
In an attempt to solve this problem, it has been proposed to gradually increase the thickness of the baffle plate from the outer periphery to the inner periphery, or to configure it so that only the inner periphery is thick. Since the weight of the baffle plate increases significantly, which limits the rotational speed of the rotary drum, the separation capacity is not improved as much as expected.

また、回転胴が繊維強化樹脂で作られているような場合
、じゃま板の許容速度域であってもその伸びが回転胴の
伸びを上回ることがある。
Furthermore, in cases where the rotating body is made of fiber-reinforced resin, the elongation of the baffle plate may exceed the elongation of the rotating body even within the permissible speed range.

そうなると、回転胴に過度の負荷がかかつてこれが破壊
したり、逆の場合にはじゃま板と回転胴の内周面との間
にすき間ができてガスが漏れたりする。
If this happens, an excessive load will be applied to the rotary drum, causing it to break, or, in the opposite case, a gap will be created between the baffle plate and the inner peripheral surface of the rotary drum, causing gas to leak.

したがって、この場合も回転胴の周速をあまり上げられ
ない。
Therefore, in this case as well, the circumferential speed of the rotary cylinder cannot be increased much.

(ハ)この発明の目的 この発明の目的は、従来のガス遠心分離機の上記欠点を
解決し、回転胴を高速で回転させることができ、分離能
力が高いガス遠心分離機を提供するにある。
(C) Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of conventional gas centrifuges, to provide a gas centrifuge that can rotate its rotary barrel at high speed and has high separation capacity. .

に)この発明の構成 上記目的を達成するために、この発明においては、回転
胴と、前記回転胴の上端部および下端部に装着した端板
と、前記回転胴内に開口した被分離ガス導入管および分
離ガススクープ管と、前記回転胴内に設けた穴あき円板
状のじゃま板とを有し、前記じゃま板は樹脂を補強繊維
の織物で強化してなる繊維強化樹脂からなり、前記織物
は前記じゃま板の円周方向に延びるたて糸と半径方向に
延びるよこ糸を有し、かつ前記たて糸の縦弾性率は前記
よこ糸のそれよりも大きいことを特徴とするガス遠心分
離機が提供される。
B) Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention includes a rotating barrel, end plates attached to the upper and lower ends of the rotating barrel, and an opening for introducing gas to be separated into the rotating barrel. It has a pipe, a separation gas scoop pipe, and a perforated disc-shaped baffle plate provided in the rotating body, and the baffle plate is made of fiber-reinforced resin made by reinforcing resin with a reinforcing fiber fabric, and A gas centrifuge is provided, wherein the woven fabric has warp threads extending in the circumferential direction of the baffle plate and weft threads extending in the radial direction, and the warp threads have a longitudinal elastic modulus greater than that of the weft threads. .

この発明のガス遠心分離機の一実施態様を説明するに、
第1図(概略縦断面図)において、ロータ1は、回転胴
2と、この回転胴2の上端部に装着した上部端板3およ
び下端部に装着した下部端板4と、回転胴2内の上部に
設けた上部じゃま板5および下部に設けた下部じゃま板
6を有し、かつベアリング7.8によってケーシング1
6に保持され、駆動源(図示せず)によって高速で回転
せしめることができるようになっている。
To explain one embodiment of the gas centrifuge of this invention,
In FIG. 1 (schematic vertical cross-sectional view), the rotor 1 includes a rotating body 2, an upper end plate 3 attached to the upper end of the rotating body 2, a lower end plate 4 attached to the lower end, and the interior of the rotating body 2. The casing 1 has an upper baffle plate 5 provided at the upper part of the casing 1 and a lower baffle plate 6 provided at the lower part of the casing 1 by the bearing 7.8.
6, and can be rotated at high speed by a drive source (not shown).

上記回転胴2内には、その回転中心に一端が開口した被
分離ガス導入管9と、上部端板3と上部じゃま板5との
間および下部端板4と下部じゃま板6との間にそれぞれ
一端が開口した分離ガススクープ管10.11が設けら
れている。
Inside the rotating body 2, there is a separation gas introduction pipe 9 with one end open at the center of rotation, and between the upper end plate 3 and the upper baffle plate 5 and between the lower end plate 4 and the lower baffle plate 6. Separating gas scoop tubes 10.11, each open at one end, are provided.

これら被分離ガス導入管9および分離ガススクープ管i
o、i1は固定されていて、ロータ1とともに回転する
ことはない。
These to-be-separated gas introduction pipe 9 and separated gas scoop pipe i
o and i1 are fixed and do not rotate together with the rotor 1.

上記回転胴や上部および下部端板は、アルミニウム合金
や高張力鋼、好ましくは炭素繊維強化樹脂などの比強度
の高い材料で作られている。
The rotating body and the upper and lower end plates are made of a material with high specific strength, such as aluminum alloy, high-strength steel, and preferably carbon fiber reinforced resin.

また、上部および下部じゃま板は中心部に穴を有する円
板からなり、それぞれ回転胴の回転中心に対して直交す
るように配置されている。
Further, the upper and lower baffle plates are each made of a disk having a hole in the center, and are arranged perpendicularly to the center of rotation of the rotary drum.

また、下部じゃま板には、その外周部に等間隔で切欠部
が設けられ、回転胴2の内周面との間にスリット12を
形成している。
Further, the lower baffle plate is provided with notches at equal intervals on its outer circumference, and slits 12 are formed between the lower baffle plate and the inner circumferential surface of the rotary drum 2.

しかして、そのような上部および下部じゃま板は、樹脂
を補強繊維の織物で強化してなる繊維強化樹脂で構成さ
れている。
The upper and lower baffle plates are made of fiber-reinforced resin, which is made by reinforcing resin with a woven fabric of reinforcing fibers.

上部および下部じゃま板は、上述したように樹脂を補強
繊維の織物で強化してなる繊維強化樹脂で構成されてい
る。
The upper and lower baffle plates are made of fiber-reinforced resin, which is made by reinforcing resin with woven reinforcing fibers, as described above.

しかして、第2図(概略平面図)に示すように、織物1
3は、たとえば螺旋織物のようなもので、じゃま板の円
周方向に延びるたて糸14と、半径方向に放射状に延び
るよこ糸15を有している。
As shown in FIG. 2 (schematic plan view), the fabric 1
3 is, for example, a spiral fabric, and has warp threads 14 extending in the circumferential direction of the baffle plate and weft threads 15 extending radially in the radial direction.

上記よこ糸15は、たとえばガラス繊維などの高強度、
高弾性繊維からなり、一方上記たて糸14は、たとえば
炭素繊維などの、上記よこ糸15よりも縦弾性率の大き
な高強度、高弾性繊維からなっている。
The weft thread 15 is made of high-strength material such as glass fiber, for example.
The warp yarns 14 are made of high-strength, high-elasticity fibers having a higher modulus of longitudinal elasticity than the weft yarns 15, such as carbon fibers.

これにより、たて糸14とよこ糸15の密度が同じであ
っても、じゃま板の円周方向縦弾性率は半径方向のそれ
よりも大きくなる。
As a result, even if the densities of the warp yarns 14 and the weft yarns 15 are the same, the longitudinal elastic modulus of the baffle plate in the circumferential direction is larger than that in the radial direction.

しかして、じゃま板は、回転胴の材質などにもよるが、
半径方向縦弾性率の2〜10倍、好ましくは3〜7倍の
円周方向縦弾性率を有している。
However, the baffle plate depends on the material of the rotating body, etc.
It has a circumferential longitudinal elastic modulus that is 2 to 10 times, preferably 3 to 7 times, the radial longitudinal elastic modulus.

なお、じゃま板の半径方向縦弾性率は、その半径方向の
各所において異なっているが、その算術平均をとって差
し支えない。
Note that although the radial longitudinal elastic modulus of the baffle plate differs at various locations in the radial direction, the arithmetic mean thereof may be taken.

かかるじゃま板のマトリクスとなる樹脂としては、エポ
キシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、
ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリスルホン樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂
などの熱可塑性樹脂が使用される。
Examples of resins that form the matrix of such baffle plates include epoxy resins, unsaturated polyester resins, phenolic resins,
Thermosetting resins such as polyimide resins, thermoplastic resins such as polysulfone resins, polyamide resins, and polybutylene terephthalate resins are used.

さて、上述したガス遠心分離機の作用を説明するに、ま
ず規定の速度で回転中の回転胴2内に被分離ガス導入管
9から被分離ガスを導入する。
Now, to explain the operation of the above-mentioned gas centrifugal separator, gas to be separated is first introduced into the rotating drum 2 which is rotating at a prescribed speed from the gas to be separated tube 9.

すると、質量差によるガス分離が行われ、矢印で示すよ
うなガスの流れを生ずる。
Then, gas separation occurs due to the mass difference, producing a gas flow as shown by the arrows.

そして、回転胴2の回転中心に近い部分の軽いガス成分
は、上部じゃま板5の中心部の穴を通って上方にいたり
、スクープ管10から抜き出される。
Light gas components near the center of rotation of the rotating barrel 2 pass through the hole in the center of the upper baffle plate 5 and are extracted from the scoop tube 10.

一方、回転胴2の内周面に近い部分に集められた重いガ
ス成分は、下部じゃま板6のスリ゛シト12を通って下
方にいたり、スクープ管11から抜き出される。
On the other hand, the heavy gas components collected near the inner circumferential surface of the rotating barrel 2 pass through the slit 12 of the lower baffle plate 6 to the lower side and are extracted from the scoop tube 11.

このとき、上部および下部じゃま板5,6は、回転胴1
内のガスの流れを整えるとともに、分離ガスの最適な抜
き出し位置を決定する。
At this time, the upper and lower baffle plates 5 and 6 are
In addition to adjusting the gas flow within the chamber, the optimal extraction position for the separated gas is determined.

なお、分離ガスの抜き出しを容易にするため、スクープ
管10゜11はやや減圧状態に維持しておく。
Incidentally, in order to facilitate extraction of the separated gas, the scoop tubes 10 and 11 are maintained in a slightly reduced pressure state.

(羽 この発明の効果 この発明のガス遠心分離機は、樹脂を補強繊維の織物で
強化した繊維強化樹脂からなるじゃま板を備えており、
しかも上記織物はじゃま板の円周方向に延びるたて糸と
半径方向に延びるよこ糸を有し、かつたて糸がよこ糸よ
りも大きな縦弾性率を有しているからして、たて糸およ
びよこ糸の密度が同じであってもじゃま板の円周方向縦
弾性率を半径方向のそれにくらべて大きくでき、じゃま
板の最内周部への応力集中を軽減することができる。
(Feathers) Effects of the Invention The gas centrifuge of the invention is equipped with a baffle plate made of fiber-reinforced resin, which is made by reinforcing the resin with a woven fabric of reinforcing fibers.
Moreover, the above fabric has warp yarns extending in the circumferential direction of the baffle plate and weft yarns extending in the radial direction, and since the warp yarns have a larger longitudinal elastic modulus than the weft yarns, the densities of the warp yarns and weft yarns are the same. Even if there is, the longitudinal elastic modulus of the baffle plate in the circumferential direction can be made larger than that in the radial direction, and stress concentration on the innermost portion of the baffle plate can be reduced.

そのため、じゃま板を比強度の大きい繊維強化樹脂で構
成していることと相まって回転胴の高速回転が可能にな
り、分離効率が向上する。
Therefore, in combination with the fact that the baffle plate is made of fiber-reinforced resin with a high specific strength, the rotary drum can rotate at high speed, improving separation efficiency.

しかも、たて糸の縦弾性率がよこ糸のそれよりも大きい
、換言すれば、よこ糸の縦弾性率がたて糸のそれよりも
小さいから、たて糸に対するよこ糸の配列が極めて容易
になり、織成時における糸の配列の乱れを防止すること
ができ、またたて糸とよこ糸の密度を等しくすると、そ
のような織物は、たて糸とよこ糸が交錯していて組織の
安定性が高い織物の中でも特に安定性が優れているから
、成形時における糸の配列、特に円周方向に延びるたて
糸の配列の乱れが少なくなり、じゃま板の特性のばらつ
きを抑制できる。
Moreover, since the longitudinal elastic modulus of the warp yarns is larger than that of the weft yarns, in other words, the longitudinal elastic modulus of the weft yarns is smaller than that of the warp yarns, it is extremely easy to arrange the weft yarns relative to the warp yarns. If the warp and weft yarns are made to have the same density and the warp and weft yarns are made to have the same density, such a woven fabric will have excellent stability, especially among woven fabrics in which the warp and weft yarns are interwoven and have a highly stable structure. Therefore, the arrangement of the threads during molding, especially the arrangement of the warp threads extending in the circumferential direction, is less disturbed, and variations in the properties of the baffle plate can be suppressed.

つまり、同一特性のじゃま板を容易に得ることができる
わけで、複数個のじゃま板を設置してもロータのバラン
スをとりやすく、より高速での回転が可能になる。
In other words, baffle plates with the same characteristics can be easily obtained, and even if a plurality of baffle plates are installed, the rotor can be easily balanced and rotated at higher speeds.

また、回転胴が同様に繊維強化樹脂で構成されている場
合、補強繊維の種類を選択することによってじゃま板の
伸びを回転胴の伸びに適度に追従させることが可能にな
り、回転胴に過大な負荷が加わってそれが破壊したり、
逆に回転胴の内周面との間にすき間を生じてガス漏れを
生じたり、回転中にじゃま板がはずれるといった不都合
を防止することができる。
In addition, if the rotating body is also made of fiber-reinforced resin, by selecting the type of reinforcing fiber, it is possible to make the elongation of the baffle plate follow the elongation of the rotating body appropriately, and it is possible to prevent the elongation of the baffle plate from excessive If a heavy load is applied to it, it may be destroyed,
On the other hand, it is possible to prevent inconveniences such as gas leakage caused by a gap with the inner circumferential surface of the rotary drum or the baffle plate coming off during rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明のガス遠心分離機の一実施態様を示
す概略縦断面図、第2図は、じゃま板に使用する織物の
一例を示す概略平面図である。 1・・・・・・ロータ、2・・・・・・回転胴、3・・
・・・・上部端板、4・・・・・・下部端板、5・・・
・・・上部じゃま板、6・・・・・・下部じゃま板、7
,8・・・・・・ベアリング、9・・・・・・被分離ガ
ス導入管、10,11・・・・・・分離ガススクープ管
、12・・・・・・スリット、13・・・・・・織物、
14・・・・・・織物のたて糸、15・・・・・・織物
のよこ糸、16・・・・・・ケーシング。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing one embodiment of a gas centrifuge of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of a fabric used for the baffle plate. 1... Rotor, 2... Rotating cylinder, 3...
... Upper end plate, 4... Lower end plate, 5...
... Upper baffle board, 6... Lower baffle board, 7
, 8...Bearing, 9...Separated gas introduction pipe, 10, 11...Separated gas scoop pipe, 12...Slit, 13... ···fabric,
14... Warp of the fabric, 15... Weft of the fabric, 16... Casing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 回転胴と、前記回転胴の上端部および下端部に装着
した端板と、前記回転胴内に開口した被分離ガス導入管
および分離ガススクープ管と、前記回転胴内に設けた穴
あき円板状のじゃま板とを有し、前記じゃま板は樹脂を
補強繊維の織物で強化してなる繊維強化樹脂からなり、
前記織物は前記じゃま板の円周方向に延びるたて糸と半
径方向に延びるよこ糸を有し、かつ前記たて糸の縦弾性
率は前記よこ糸のそれよりも大きいことを特徴とするガ
ス遠心分離機。
1. A rotating body, end plates attached to the upper and lower ends of the rotating body, a separation gas introduction pipe and a separation gas scoop pipe opened in the rotating body, and a perforated circle provided in the rotating body. and a plate-shaped baffle board, the baffle board being made of a fiber-reinforced resin made by reinforcing the resin with a reinforcing fiber fabric,
A gas centrifuge, wherein the fabric has warp threads extending in the circumferential direction of the baffle plate and weft threads extending in the radial direction of the baffle plate, and the warp threads have a longitudinal elastic modulus greater than that of the weft threads.
JP9868777A 1977-08-19 1977-08-19 gas centrifuge Expired JPS5940489B2 (en)

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JP9868777A JPS5940489B2 (en) 1977-08-19 1977-08-19 gas centrifuge

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JPS5432880A JPS5432880A (en) 1979-03-10
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US20190178543A1 (en) * 2017-12-12 2019-06-13 Rheem Manufacturing Company Accumulator and Oil Separator

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EP0376997B2 (en) * 1988-04-18 1999-03-31 The Lubrizol Corporation Thermal oxidatively stable synthetic fluid composition

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