Газовая центрифуга

 

Изобретение относится к оборудованию для непрерывного разделения смесей газов в поле центробежных сил и касается конструкции высокооборотной газовой центрифуги. Она включает корпус с крышкой, ротор, снабженный нижней опорой и верхней магнитной опорой, содержащей укрепленную на крышке ротора ферромагнитную втулку и цилиндрический аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником, установленный на крышке корпуса над втулкой. Внутри ротора размещен газовый коллектор, состоящий из неподвижных трубок подачи газовой смеси и отвода газовых фракций и отборных трубок тяжелой и легкой фракций. Магнит снабжен фиксирующей меткой, указывающей направление смещения магнитного поля системы магнит - наконечник относительно геометрической оси последнего. На верхнем торце газового коллектора выполнена канавка, расположенная на одной прямой с осью коллектора и перпендикулярно прямой, проходящей через ось последнего и входное отверстие отборной трубки газовой фракции. Конструкция центрифуги обеспечивает повышение точности центровки коллектора с отборными трубками относительно стенки ротора, что позволяет увеличить разделительную способность центрифуги. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для непрерывного разделения смесей газов в поле центробежных сил и касается конструкции газовой центрифуги.

Известна газовая центрифуга, включающая корпус, установленный в нем тонкостенный цилиндрический ротор, снабженный крышкой и размещенным в его полости газовым коллектором, состоящим из концентрично расположенных с зазорами неподвижных трубок для подачи газовой смеси и отвода газовых фракций, нижнюю опору ротора и его верхнюю магнитную опору, содержащую укрепленную на крышке ротора ферромагнитную втулку, охватывающую с зазором наружную трубку газового коллектора и цилиндрический аксиально намагниченный магнит, установленный в корпусе над указанной втулкой (DE 1071593 A, B 01 D 59/200, 1960).

Магнитная опора данной центрифуги обеспечивает вращение ротора без механического контакта с элементами верхней части корпуса, разгружает нижний подшипник от части силы веса ротора и при колебаниях стабилизирует вертикальное положение оси его вращения за счет радиальной жесткости, создаваемой осесимметричным магнитным полем, в котором взаимодействуют магнит и ферромагнитная втулка.

Ближайшим техническим решением к предложенному является газовая центрифуга, включающая корпус с крышкой, установленный в нем тонкостенный цилиндрический ротор, снабженный крышкой и размещенным в его полости газовым коллектором, состоящим из концентрично расположенных с зазорами неподвижных трубок подачи газовой смеси и отвода газовых фракций и отборных трубок тяжелой и легкой фракции, нижнюю опору ротора и его верхнюю магнитную опору, содержащую укрепленную на крышке ротора ферромагнитную втулку, охватывающую с зазором наружную трубку газового коллектора, и цилиндрический аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником, установленный над указанной втулкой на крышке корпуса (RU 2115481, B 04 B 5/08, 29.09.1998).

Однако в данной центрифуге не осуществлена достаточная центровка коллектора с отборными трубками относительно стенки ротора, что приводит к снижению эффекта разделения газовой смеси и, таким образом, к уменьшению производительности центрифуги.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности центровки коллектора с отборными трубками относительно стенки ротора и повышению эффекта разделения газовой смеси.

Этот результат достигается тем, что в предложенной газовой центрифуге, включающей корпус с крышкой, установленный в нем тонкостенный цилиндрический ротор, снабженный крышкой и размещенным в его полости газовым коллектором, состоящим из концентрично расположенных с зазорами неподвижных трубок подачи газовой смеси и отвода газовых фракций и отборных трубок тяжелой и легкой фракции, нижнюю опору ротора и его верхнюю магнитную опору, содержащую укрепленную на крышке ротора ферромагнитную втулку, охватывающую с зазором наружную трубку газового коллектора, и цилиндрический аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником, установленный над указанной втулкой на крышке корпуса, магнит снабжен на его верхней части фиксирующей меткой, указывающей направление смещения магнитного поля системы магнит - наконечник относительно геометрической оси наконечника.

На верхнем торце газового коллектора выполнена канавка, расположенная на одной прямой с осью коллектора и перпендикулярно прямой, проходящей через ось коллектора и входное отверстие отборной трубки газовой фракции.

Фиксирующая метка и канавка расположены на одной прямой с осью коллектора.

Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 схематично изображен продольный разрез центрифуги, на фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1, на фиг. 3 - вид по стрелке Б фиг. 1 и на фиг. 4 - схема отклонения стенки ротора от исходного положения после установки магнита.

Газовая центрифуга включает корпус 1 с крышкой 2, установленный в нем тонкостенный цилиндрический ротор 3, снабженный крышкой 4 и размещенным в его полости газовым коллектором 5, состоящим из концентрично расположенных с зазорами неподвижных трубок 6, 7 подачи газовой смеси и отвода газовых фракций и отборных трубок 8 и 9 тяжелой и легкой фракции, нижнюю опору 10 ротора и его верхнюю опору магнитную опору, содержащую укрепленную на крышке ротора ферромагнитную втулку 11, охватывающую с зазором наружную трубку газового коллектора, и цилиндрический аксиально намагниченный магнит 12 с полюсным наконечником 13, установленный над указанной втулкой на крышке корпуса. Магнит 12 снабжен на его верхней части фиксирующей меткой 14, указывающей направление смещения магнитного поля системы магнит 12 - наконечник 13 относительно геометрической оси наконечника. На верхнем торце газового коллектора выполнена канавка 15, расположенная на одной прямой с осью коллектора и перпендикулярно прямой, проходящей через ось коллектора и входное отверстие 16 отборной трубки 8 тяжелой газовой фракции. Фиксирующая метка и канавка расположена на одной прямой с осью коллектора. Ротор центрифуги приводится во вращение электродвигателем 17.

Перед работой центрифуги осуществляют центровку коллектора с отборными трубками относительно стенки ротора.

Магнитная ось магнита 12 из-за неравномерности материала при прессовке магнита и его обжиге, отклонений формы не совпадает с его геометрической осью и, кроме того, из-за радиального зазора между магнитом и посадочным местом крышки 2 не совпадает с геометрической осью центрифуги. При установке магнита 12 на полюсный наконечник 13 возникает новая магнитная ось системы магнит-наконечник, так как сказывается взаимное влияние магнитных полей магнита и полюсного наконечника. Ферромагнитная втулка 11, расположенная предварительно таким образом, что ее геометрическая ось совпадает с геометрической осью ротора, смещается под действием магнитного поля системы магнит - наконечник, вследствие чего возникает несоосность между ротором и коллектором с отборными трубками.

Эта несоосность устраняется путем относительно перемещения торцов магнита 11 и полюсного наконечника 12, которое проводится на специальном стенде. При этом магнитная ось системы магнит - наконечник (и ось ферромагнитной втулки, следящая за ней) перемещается до совпадения с геометрической осью центрифуги с определенной точностью (например, 0,1 мм). Затем наконечник 13 фиксируют на магните 12 клеем. После полимеризации клея на стенде определяют направление смещения и величину остаточной магнитной несоосности и фиксируют его меткой 14, например с помощью быстросохнущей краски. Определяют расположение входного отверстия 16 отборной трубки 8 (ось I-I), и коллектор 5 устанавливается таким образом, что канавка 15 на верхнем торце коллектора 5 перпендикулярна прямой, проходящей через ось коллектора и входное отверстие 16 трубки 8 (ось II-II), затем метку 14 и канавку 15 размещают на одной прямой с геометрической осью коллектора.

Газовая центрифуга работает следующим образом.

Подаваемая в полость ротора 3 через коллектор 5 исходная смесь газов вовлекается во вращение и под действием центробежных сил разделяется на легкую и тяжелую фракции. При взаимодействии вращающегося газа с неподвижной отборной трубкой 8 тяжелой фракции возникает его циркуляция внутри ротора. При этом тяжелая фракция попадает во входное отверстие 16 отборной трубки. В связи с тем что основная часть газового потока тяжелой фракции проходит у стенки ротора, особенно важна точность радиального положения входного отверстия отборной трубки. При различном положении последней в роторе на выходе тяжелой фракции возникает соответствующее изменение гидравлики (рабочего давления и концентрации фракции).

При расположении канавки 15, совмещенной с направлением метки 14 перпендикулярно прямой, проходящей через ось коллектора и входное отверстие отборной трубки 8, точность положения этого отверстия относительно стенки ротора повышается. При несоосности системы магнит - наконечник входное отверстие 16 отборной трубки перемещается по хорде, а не по радиусу к стенке ротора. Легкая фракция не имеет такого большого градиента по плотности. Положение отборной трубки легкой фракции не так существенно, как трубки тяжелой фракции. Легкая фракция газовой смеси отбирается отборной трубкой 9 и отводится из ротора.

Изобретение обеспечивает повышение эффективности разделения исходной смеси на фракции.

Формула изобретения

Газовая центрифуга, включающая корпус с крышкой, установленный в нем тонкостенный цилиндрический ротор, снабженный крышкой и размещенным в его полости газовым коллектором, состоящим из концентрично расположенных с зазорами неподвижных трубок подачи газовой смеси и отвода газовых функций и отборных трубок тяжелой и легкой фракций, нижнюю опору ротора и его верхнюю магнитную опору, содержащую укрепленную на крышке ротора ферромагнитную втулку, охватывающую с зазором наружную трубку газового коллектора, и цилиндрической аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником, установленный над указанной втулкой на крышке корпуса, отличающаяся тем, что магнит снабжен на его верхней части фиксирующей меткой, указывающей направление смещения магнитного поля системы магнит - наконечник относительно геометрической оси наконечника, при этом на верхнем торце газового коллектора выполнена канавка, расположенная на одной прямой с осью коллектора и перпендикулярно прямой, проходящей через ось коллектора и входное отверстие отборной трубки газовой фракции, причем фиксирующая метка и канавка расположены на одной прямой с осью коллектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4