Газовая центрифуга
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.
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 схематично изображен вертикальный разрез газовой центрифуги, а на дисковый гистерезисный ротор. Газовая центрифуга содержит вращающуюся полость в виде вертикального тонкостенного цилиндра , опирающегося посредством сферического керна на подпятник . Для уменьшения контактного давления в подпятнике в верхней части центрифуги установлен одноосный магнитный подвес . Гистерезисный двигатель расположен в нижней части центрифуги и имеет торцевое исполнение. Якорь закреплен на корпусе , а дисковый гистерезисный ротор установлен на валу . Ротор имеет центральное отверстие для установки на валу , и два отверстия , расположенных на оси симметрии между двумя сегментными вырезами . 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 ; h — расстояние между центрами отверстий .
При подаче питающего тока в обмотку якоря возникающий на роторе момент приводит во вращение цилиндр , 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 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 на 30% меньше массы сплошного дискового ротора известной конструкции. Результаты испытаний показали, что величина мощности опрокидывания для ротора 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 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 . Формула изобретения: 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.