RU2123378C1

RU2123378C1 - Gas centrifuge

Info

Publication number: RU2123378C1
Application number: RU96122346/25A
Authority: RU
Inventors: Н.П. Глухов; В.М. Добулевич; Г.А. Тельпт
Original assignee: Центральное конструкторское бюро машиностроения
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1998-12-20

Abstract

FIELD: driving devices for ultracentrifuges used for separating uranium isotopes. SUBSTANCE: gas centrifuge has vertical rotating thin-walled cylinder and hysteresis end engine with disk hysteresis rotor mounted on cylinder shaft. Rotor disk is provided with two segmented slots arranged in symmetry with respect to disk axis. Ratio of remaining part of diameter of disk and whole diameter is 0.5-0.7. Axis of symmetry of disk between slots is provided with two openings arranged in symmetry with disk axis. Diameter of openings is 0.2-0.3 of disk diameter, and center-to-center distance is 0.5-0.7 of disk diameter. EFFECT: increased efficiency and enhanced reliability in operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения газов и изотопных смесей и, в частности, к приводам ультрацентрифуг, используемым для разделения изотопов урана. The invention relates to gas centrifuges for the separation of gases and isotopic mixtures, and in particular, to ultracentrifuge drives used to separate uranium isotopes.

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. Known gas centrifuge for separation of uranium isotopes (German Patent N 1071593, class B 04 B 5/08, publ. 09.06.60), made in the form of a vertical thin-walled cylinder, driven into rotation by an end-face engine in the lower part of the housing.

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. Known gas centrifuge for separation of uranium isotopes (Delektorsky B. A., Tarasov V. N. "Controlled hysteresis drive. Moscow, Energoatomizdat, 1983), made in the form of a vertical thin-walled cylinder, driven into rotation by a hysteresis end-face motor in the lower body parts. The anchor is mounted on the centrifuge housing, and the rotor in the form of a flat disk is mounted on the cylinder shaft.

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. The drawback of such a centrifuge design is that during the parallel operation of thousands of such centrifuges in a separation plant, due to the dispersion of the electrical and hydraulic parameters of the centrifuges and the possible decrease in the supply current parameters, some gas centrifuges periodically operate in a sub-synchronous mode, which reduces the performance of the separation equipment.

Технический результат изобретения - повышение производительности разделительного оборудования. The technical result of the invention is improving the performance of separation equipment.

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. The technical result is achieved in that in a gas centrifuge containing a rotating cavity in the form of a vertical thin-walled cylinder and an end hysteresis engine with a disk hysteresis rotor mounted on the cylinder shaft, two segment cutouts symmetrical with respect to the disk axis are made on the disk rotor with the ratio of the remaining disk width to diameter 0.5-0.7, and on the axis of symmetry of the disk located between the cuts, there are two holes symmetrical with respect to the axis of the disk with a diameter of 0.2-0.3 of the diameter of the disk and the distances between the centers of 0.5-0.7 diameter of the disk.

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. The invention is illustrated by the drawing, in which in FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a gas centrifuge, and FIG. 2 shows a disk hysteresis rotor. A gas centrifuge contains a rotating cavity in the form of a vertical thin-walled cylinder 1, supported by a spherical core on a thrust bearing 2. To reduce the contact pressure in the thrust bearing, a uniaxial magnetic suspension 3 is installed in the upper part of the centrifuge 3. The hysteresis motor is located in the lower part of the centrifuge and has an end face. The anchor 4 is mounted on the housing 5, and the disk hysteresis rotor 6 is mounted on the shaft 7. The rotor 6 (Fig. 2) has a central hole 8 for mounting on the shaft 7, and two holes 9 located on the axis of symmetry 10 between two segment cutouts 11. In this case, the ratio b / D = 0.5-0.7; d / D = 0.2-0.3; h / D = 0.5-0.7, where D is the diameter of the disk; b is the width of the disk; d is the diameter of the holes 9; h is the distance between the centers of the holes 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. When a supply current is supplied to the armature winding 4, the moment occurring on the rotor 6 drives the cylinder 1 into rotation, and it begins to increase the rotation speed until a synchronous speed corresponding to the operating mode of the gas centrifuge is reached. Segment cutouts and holes made on the disk do not reduce the asynchronous moment of the engine and do not increase the acceleration time of the cylinder to working revolutions. After the cylinder reaches the working rotation speed, the working gas is supplied to the cylinder 1, which is subjected to separation. Operating stresses in rotor 6 are 15 - 18% less than operating stresses in a solid disk rotor of known design, and the mass of rotor 6 is 30% less than the mass of a solid disk rotor of known design. The test results showed that the value of the tipping power for the rotor 6 in the synchronous mode increases by 1.8-2 times compared with the tipping power in a known centrifuge with a solid disk of a hysteresis motor. The power factor in this case increases from 0.25 to 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. Since the overturning power of the rotor 6 is 1.8-2 times higher in synchronous mode than the overturning power for a known hysteresis drive and even more so the power generated by the gas and cylinder supports even with significant changes in the gas mode or supply current parameters, gas centrifuges will not go into sub-synchronous mode work and will not reduce rotation speed. As a result, the separation ability of gas centrifuges will increase due to the exclusion of the asynchronous mode of their operation and the separation ability of the entire cascade by increasing the stability of the centrifuges. An additional increase in separation ability can be obtained by increasing the length of the centrifuge tube in accordance with a decrease in the mass of the rotor 6.

Claims

A gas centrifuge containing a rotating cavity in the form of a vertical thin-walled cylinder and an end hysteresis engine with a disk hysteresis rotor mounted on the cylinder shaft, characterized in that the disk rotor has two segment cutouts symmetrical with respect to the disk axis and the ratio of the remaining disk width to diameter 0.5 - 0.7, and on the axis of symmetry of the disk located between the cuts, two holes symmetrical with respect to the axis of the disk are made with a diameter of 0.2 - 0.3 of the diameter of the disk and a distance between the centers of 0.5 - 0.7 disk diameters.