Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги

Изобретение относится к машиностроению, касается конструкции верхней магнитной опоры вертикальных быстровращающихся роторов и может быть использовано в газовых центрифугах с центральным газовым коллектором. Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги с центральным газовым коллектором содержит кольцевой аксиально намагниченный магнит, расположенный на крышке корпуса, полюсный наконечник магнита, установленный на базовой поверхности коллектора, относительно которой выставляется вылет трубки верхнего отборника, и ферромагнитную втулку, размещенную соосно на роторе напротив нижнего торца магнита. При этом магнит дополнительно установлен так же, как и полюсный наконечник магнита, на той же базовой поверхности коллектора, относительно которой выставляется вылет трубки верхнего отборника. Техническим результатом является повышение точности центровки ротора относительно центрального газового коллектора путем исключения установки магнита и наконечника на разных базах, в результате чего уменьшается нестабильность гидравлических параметров центрифуг и увеличивается их производительность. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, касается конструкции верхней магнитной опоры вертикальных быстровращающихся роторов и может быть использовано в газовых центрифугах с центральным газовым коллектором.

Известны различные конструкции и способы сборки верхней магнитной опоры вертикального ротора газовых центрифуг, содержащей кольцевой аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником и ответную ферромагнитную втулку, расположенную соосно на роторе напротив нижнего торца магнита [1, 2, 3]. Эти конструкции многофункциональны, потому что не только разгружают нижнюю опору от осевой нагрузки, но обеспечивают радиальную жесткость и центровку ротора относительно центрального газового коллектора.

Улучшение параметров опоры достигается оптимизацией геометрических форм и размерных соотношений ее элементов, направленным смещением оси магнитного поля системы магнит-наконечник, которое определенным образом ориентируется при сборке центрифуги, а также изменением установочных базовых поверхностей элементов верхней магнитной опоры.

Так, например, известная магнитная опора по патенту [1] с полюсным наконечником магнита в виде кольца с радиальной полкой у торца позволяет уменьшить нагрузку на нижнюю опору и стабилизировать ось вращения ротора путем повышения концентрации магнитного потока в рабочем зазоре за счет выполнения радиального выступа на ферромагнитной втулке и подбора характерных размеров наконечника, втулки и магнита.

В патенте [2] описан способ сборки газовой центрифуги с верхней опорой, в которой полюсный наконечник с магнитом установлены на точной посадочной поверхности крышки корпуса. Известный способ [2] предусматривает предварительное центрирование по магнитному полю системы магнит-наконечник до определенной величины несоосности. Затем магнит с наконечником и коллектор с отборником определенным образом устанавливаются относительно друг друга при сборке газовой центрифуги с целью повышения точности центровки коллектора с отборником относительно стенки ротора. Это значительно усложняет и удорожает сборку. Но основной недостаток состоит в том, что достигаемая точность центровки коллектора с отборником относительно стенки ротора может быть нарушена смещением коллектора на величину необходимого сборочного зазора между базовой поверхностью коллектора и центральным отверстием в крышке корпуса. Это происходит потому, что ротор с ферромагнитной втулкой центрируется относительно наконечника с магнитом, а наконечник с магнитом, как следует из описания изобретения, установлен на точной посадочной поверхности крышки корпуса. Поэтому смещение коллектора в центральном отверстии крышки корпуса в пределах сборочного зазора всегда приводит к снижению точности центровки коллектора с отборником относительно стенки ротора. Именно это и делает такую трудоемкую специальную центровку системы магнит-наконечник и усложненную сборку газовой центрифуги менее эффективными.

Дальнейший этап улучшения характеристик верхней магнитной опоры, а именно повышение точности центровки ротора относительно центрального газового коллектора, отражается в известном решении [3], взятом за прототип настоящего изобретения. В этой конструкции кольцевой аксиально намагниченный магнит, как и в других известных конструкциях, установлен на крышке корпуса газовой центрифуги, а полюсный наконечник магнита, в отличие от других известных конструкций, установлен на базовой поверхности коллектора, относительно которой выставляется вылет трубки верхнего отборника. Этим достигается уменьшение разброса расстояния от трубки верхнего отборника до внутренней стенки ротора за счет уменьшения влияния существующих сборочных зазоров на разброс величины указанного расстояния.

Конструктивным недостатком прототипа является то, что магнит и наконечник установлены на разных базовых поверхностях. Такая «разнобазовая» установка элементов верхней магнитной опоры может привести к смещению оси магнита относительно оси наконечника на полусумму двух существующих сборочных зазоров: один - между базовой поверхностью коллектора и соответствующей поверхностью центрального отверстия в крышке корпуса газовой центрифуги, и другой - между базовой поверхностью коллектора и поверхностью центрального отверстия наконечника. А смещение оси магнита и, следовательно, его магнитной оси относительно оси наконечника приводит к смещению общей магнитной оси магнита с наконечником относительно оси наконечника и относительно оси базовой поверхности коллектора, на которой этот наконечник установлен. Так как относительно общей магнитной оси магнита с наконечником центрируется ферромагнитная втулка, размещенная соосно на роторе, то это приводит к смещению оси ротора относительно оси базовой поверхности коллектора. При этом в центрифугах изменяется расстояние от трубки верхнего отборника до внутренней стенки ротора. В результате возникает нестабильность гидравлических параметров центрифуг и снижение их производительности.

Техническая задача, которая решается настоящим изобретением, состоит в создании простой и одновременно более эффективной конструкции верхней магнитной опоры. С помощью предлагаемого изобретения решается задача уменьшить связанный с нерациональной установкой элементов верхней магнитной опоры на разных базовых поверхностях разброс требуемого расстояния от трубки верхнего отборника до внутренней стенки ротора, что особенно актуально для высокоскоростных центрифуг.

Технический результат от использования предлагаемой конструкции верхней магнитной опоры ротора газовой центрифуги заключается в повышении точности центровки ротора относительно центрального газового коллектора путем устранения «разнобазовости» установки магнита и наконечника при одновременном уменьшении смещения оси магнита относительно оси наконечника, влияющее на повышение точности расстояния от трубки верхнего отборника до внутренней стенки ротора, за счет исключения влияния одного из двух существующих сборочных зазоров на смещение оси магнита относительно оси наконечника. В результате уменьшается нестабильность гидравлических параметров центрифуг и увеличивается их производительность.

Указанный технический результат достигается тем, что в верхней магнитной опоре ротора газовой центрифуги с центральным газовым коллектором, содержащей кольцевой аксиально намагниченный магнит, расположенный на крышке корпуса, полюсный наконечник магнита, установленный на базовой поверхности коллектора, относительно которой выставляется вылет трубки верхнего отборника, и ферромагнитную втулку, размещенную соосно на роторе напротив нижнего торца магнита, магнит дополнительно установлен так же, как и полюсный наконечник магнита, на той же базовой поверхности коллектора, относительно которой выставляется вылет трубки верхнего отборника.

Кроме того, магнит может быть установлен на базовой поверхности коллектора через промежуточную деталь, совместно обработанную с полюсным наконечником.

Кроме того, магнит с наконечником могут быть установлены на общей базовой поверхности коллектора с зазором, меньшим зазора между базовой поверхностью коллектора и соответствующей поверхностью центрального отверстия в крышке корпуса.

Кроме того, магнит с наконечником могут быть установлены на базовой поверхности коллектора без зазора.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 для наглядности сопоставления схематично изображен продольный разрез верхней магнитной опоры ротора газовой центрифуги согласно известному решению, взятому за прототип.

На фиг.2 схематично показан продольный разрез верхней магнитной опоры ротора газовой центрифуги в соответствии с предлагаемым изобретением, где кольцевой аксиально намагниченный магнит с полюсным наконечником установлены на общей базовой поверхности газового коллектора.

На фиг.3 показан возможный вариант верхней магнитной опоры в соответствии с предлагаемым изобретением, где магнит с наконечником установлены на общей базовой поверхности газового коллектора с зазором между общей базовой поверхностью коллектора и магнитом с наконечником.

На фиг.4 показан следующий вариант верхней магнитной опоры в соответствии с предлагаемым изобретением, где магнит с наконечником установлены на общей базовой поверхности газового коллектора через промежуточную деталь, совместно обработанную с наконечником.

На фиг.5 показан еще один вариант верхней магнитной опоры в соответствии с предлагаемым изобретением, где магнит с наконечником установлены на общей базовой поверхности газового коллектора через промежуточную деталь, совместно обработанную с наконечником, с зазором между общей базовой поверхностью коллектора и поверхностью центрального отверстия промежуточной детали.

Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги согласно предлагаемому изобретению включает в себя кольцевой аксиально намагниченный магнит 1 и соосный с ним полюсный наконечник 2, которые установлены на общей базовой поверхности Dбазовый газового коллектора 3, относительно которой выставляется вылет R трубки верхнего отборника 4. При этом магнит 1 с наконечником 2 расположены на крышке 5 корпуса 6 газовой центрифуги. Соосно с ротором 7 в его верхней части напротив нижнего торца магнита 1 установлена ферромагнитная втулка 8. Возможен вариант установки магнита 1 на общей базовой поверхности Dбазовый газового коллектора 3 через промежуточную деталь 9, совместно обработанную с наконечником 2 (фиг.4 или фиг.5).

В частных случаях выполнения магнитной опоры магнит 1 с наконечником 2 могут быть установлены на общей базовой поверхности Dбазовый газового коллектора 3 с образованием зазора δ между базовой поверхностью коллектора 3 и установочной поверхностью магнита с наконечником (фиг.3) или между базовой поверхностью коллектора 3 и поверхностью центрального отверстия промежуточной детали 9 (фиг.5). При этом величина зазора δ определяется технологическими возможностями сборки узла верхней магнитной опоры газовой центрифуги и должна быть предельно минимизирована в отличие от зазора Δкол между базовой поверхностью коллектора и поверхностью центрального отверстия крышки корпуса.

В результате предлагаемого взаиморасположения элементов магнитной опоры в отличие от прототипа у кольцевого аксиально намагниченного магнита 1 с полюсным наконечником 2, относительно общей магнитной оси которых центрируется ферромагнитная втулка 8, и, следовательно, внутренняя стенка ротора 7, а также у вылета R трубки верхнего отборника 4 - единая базовая поверхность. При этом в предлагаемом изобретении смещение оси магнита 1 относительно оси наконечника 2, влияющее на изменение расстояния S от трубки верхнего отборника 4 до внутренней стенки ротора 7, может изменяться только до величины половины зазора δ между базовой поверхностью Dбазовый газового коллектора 3 и установочной поверхностью магнита 1 с наконечником 2 (фиг.3) или между базовой поверхностью Dбазовый газового коллектора 3 и центральным отверстием промежуточной детали 9, обработанной совместно с наконечником 2, на которой установлен магнит 1 (фиг.5), а в прототипе смещение оси магнита 1 относительно оси наконечника 2 может изменяться на существующую полусумму зазоров (δнаккол), потому что в предлагаемом изобретении смещение газового коллектора 3 в центральном отверстии крышки 5 корпуса 6 в пределах зазора Δкол не влияет на смещение оси магнита 1 относительно оси наконечника 2.

Благодаря изменению местоположения магнита и установке его вместе с наконечником на общей базовой поверхности коллектора, исключается по сравнению с прототипом один сборочный зазор, а именно Δкол, из рассматриваемых двух, ответственных за величину смещения оси магнита 1 относительно оси наконечника 2. Так как зазор δ или с учетом допусков δmax, характерный для предлагаемого изобретения, меньше суммы зазоров (δнак.maxкол.max), характерной для прототипа, то на столько уменьшается и смещение оси магнита 1 относительно оси наконечника 2.

В возможном варианте установки магнита с наконечником (фиг.2) или магнита и наконечника, напрессованного на промежуточную деталь (фиг.4), по базовой поверхности газового коллектора центрифуги без зазора (δ=0) будет вообще исключено и его влияние на смещение оси магнита относительно оси полюсного наконечника.

Хотя предпочтительные воплощения проиллюстрированы и описаны, следует понимать, что здесь могут быть сделаны изменения и модификации без отступления от изобретения в его общих чертах.

Источники информации

1. Патент РФ №2054334, B04B 9/12, B04B 5/08, F16C 32/04. Опубл. 20.02.1996.

2. Патент РФ №2154535, B04B 5/08, B04B 9/12. Опубл. 20.08.2000.

3. Патент РФ №2355478, B04B 5/08, F16C 32/04. Опубл. 20.05.2009.

1. Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги с центральным газовым коллектором, содержащая кольцевой аксиально намагниченный магнит, расположенный на крышке корпуса, полюсный наконечник магнита, установленный на базовой поверхности коллектора, относительно которой выставляется вылет трубки верхнего отборника, и ферромагнитную втулку, размещенную соосно на роторе напротив нижнего торца магнита, отличающаяся тем, что магнит дополнительно установлен так же, как и полюсный наконечник магнита, на той же базовой поверхности коллектора, относительно которой выставляется вылет трубки верхнего отборника.

2. Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги по п.1, отличающаяся тем, что магнит установлен на базовой поверхности коллектора через промежуточную деталь, совместно обработанную с полюсным наконечником.

3. Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги по п.1 или 2, отличающаяся тем, что магнит с наконечником установлены на базовой поверхности коллектора с зазором, меньшим зазора между базовой поверхностью коллектора и соответствующей поверхностью центрального отверстия в крышке корпуса.

4. Верхняя магнитная опора ротора газовой центрифуги по п.1 или 2, отличающаяся тем, что магнит с наконечником установлены на базовой поверхности коллектора без зазора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и преимущественно к магнитным опорам высокооборотных роторов с вертикальной осью вращения, например роторов - накопителей энергии, центрифуг, гироскопов и подобных устройств.

Изобретение относится к машиностроению и преимущественно к демпфированию колебаний быстровращающихся роторов, турбин, центробежных компрессоров и подобных устройств.

Изобретение относится к машиностроению и преимущественно к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, накопителей энергии, центрифуг. .

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения смесей газов и изотопных смесей и, в частности, к промышленным группам газовых центрифуг в виде многоагрегатных стендов, отсекаемых групп, секций, блоков заводов по разделению изотопов урана или стабильных изотопов.

Изобретение относится к роторным установкам с вертикальной осью вращения ротора с газостатическими, газодинамическими, гидростатическими или гидродинамическими опорными узлами рабочего органа и может найти применение в различных областях машиностроения: центробежная техника (дробилки, мельницы, сепараторы, центрифуги, центробежные литейные машины и др.), электроэнергетика (электрогенераторы), турбостроение, станкостроение, двигателестроение и в других установках с роторным рабочим органом на опорной подушке из текучей среды.

Изобретение относится к машиностроению и преимущественно к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, гироскопов, накопителей энергии, центрифуг, генераторов, турбомолекулярных насосов и подобных устройств.

Изобретение относится к верхним магнитным опорам высокооборотных роторов с вертикальной осью вращения, посредством которых роторы удерживаются в вертикальном положении, например, роторов накопителей энергии, центрифуг, гироскопов и подобных устройств.

Изобретение относится к области производства роторных механизмов для различных отраслей промышленности и касается самобалансирующегося вертикального роторного механизма с газостатической опорой, содержащего рабочий орган, газостатический опорный узел с соответствующими друг другу по форме несущими поверхностями, пята которого объединена с рабочим органом, образуя ротор, а подпятник которого имеет отверстие для подвода газообразного рабочего тела к несущим поверхностям, систему газообеспечения и привод.

Изобретение относится к области производства роторных механизмов для различных отраслей промышленности и касается вертикального роторного механизма с самобалансирующимся рабочим органом, содержащего рабочий орган, фигурное основание, средство коррекции дисбаланса рабочего органа, средство передачи вращательного момента от фигурного основания рабочему органу и привод с жестким валом, соединенным с фигурным основанием.

Изобретение относится к магнитным опорам вертикальных роторов быстровращающихся приборов, гироскопов, накопителей энергии, генераторов, турбомолекулярных насосов, в которых верхняя магнитная опора ротора не только разгружает нижнюю опору от осевой нагрузки, но и одновременно обеспечивает радиальную жесткость и центровку ротора относительно корпуса.
Изобретение относится к разделению изотопов химических элементов, преимущественно изотопов урана, методом газового центрифугирования и может быть использовано для увеличения производительности каскадов газовых центрифуг.

Изобретение относится к конструкции газовой центрифуги для разделения изотопных и газовых смесей, преимущественно для разделения газов с малым молекулярным весом.

Изобретение относится к надкритическим центрифугам для разделения газов и изотопных смесей. .

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения смеси газов и изотопных смесей, и в частности к промышленным группам газовых центрифуг. .

Изобретение относится к оборудованию для непрерывного разделения газовых смесей в поле центробежных сил, в частности к агрегатам центрифуг, используемых для компоновки из них разделительных каскадов, и касается особенностей конструкции и размещения запорных устройств в отдельном агрегате.

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.

Изобретение относится к газовым центрифугам для разделения газов и изотопных смесей и, в частности, к приводам ультрацентрифуг, используемых для разделения изотопов урана.

Изобретение относится к машиностроению, касается конструкции верхней магнитной опоры вертикальных быстровращающихся роторов. .

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

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.

Изобретение относится к конструкции газовой центрифуги для разделения изотопных и газовых смесей, преимущественно для разделения газов с малым молекулярным весом

Изобретение относится к машиностроению, касается конструкции верхней магнитной опоры вертикальных быстровращающихся роторов и может быть использовано в газовых центрифугах с центральным газовым коллектором

Наверх