Жидкометаллическое токосъемное устройство

 

: Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 291277 (21) 2562041/24-07 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 250430. Бюллетень М 15

Дата опубликования описания 2804ВО (72) Автор изобретения

Ф.Р. Коренцвит (71) Заявитель (54) ЖИДКОИЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротехнике, в частности к токосъемным устройств ам, предназначенным для передачи больших токов с вращающихся частей, преимущественно в униполярных машинах.

Известны жидкометаллические токосъемные устройства, содержащие контактный выступ вращакщегося кольца и обхватывающее его неподвижное контактное кольцо (lj.

Однако такие токосъемные устройства не обеспечивают надежной работы иэ-эа имеющих М То Выплесков и Выте-15 кания жидкого металла из устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее контактный выступ вращающегося кольца и обхватывающее его неподвижное контактное кольцо, в котором выполнены камеры возврата и камеры сбора протечек, снабженные торцовыми щелеными уплотнениями (2}.

Выплески жидкого металла камерой возврата возвращаются в зону токосъема, а просочившийся через торцовое уплотнение этой камеры жидкий металл собир ется в камере сбора протечек, откуда поступает в дренаж, чем и обеспечивается удержание жидкого металла в токосъемном устройстве.

В этом жидкометаллическом токосъемном устройстве радиальная высота контактного выступа вращающегося кольца равна сумме радиальных размеров камеры возврата, камеры сбора протечек и их торцовых щелевых уплотнений, расположенных радиально последовательно. Относительно большая высота контактного выступа приводит к весьма значительным электрическим потерям в нем. Снижение плотности тока в контактном выступе, т.е. увеличение ширины контактного выступа, лимитируется еще более значительным ростом гидродинамических потерь иэ-за увеличения поверхности трения °

Для уменьшения электрических и гидродинамических потерь в жидкометаллическом токосъемном устройстве в предлагаемом жидкометаллическом токосъемном устройстве, содержащем контактный выступ вращающегося кольца и обхватывающее его неподвижное контактное кольцо, камеры возврата и камеры сбора протечки, каждая из которых снабжена торцовьвии щелевыми уплотне729706 ниями, камеры возврата с торцовыми щелевыми камерами выполнены на одних радиальных уровнях соответственно с камерами сбора протечек и их торцовыми щелевыми уплотнениями, образованными уплотнительными выступами, которые выполнены на вращающемся кольце и радиально входят в камеры сбора протечек.

На чертеже изображено предлагаемое жидкометаллическое токосъемное устройство, общий вид.

Оно содержит вращающееся контактное кольцо 1 и неподвижное контактное кольцо 2.

На вращающемся кольце 1 выполнен контактный выступ 3 трапецеидального сечения и уплотнительные выступы 4 и 5.

Неподвижное контактное кольцо 2 обхватывает контактный выступ 3, образуя в радиальном зазоре между коль- 20 цом 2 и выступом 3 токопередающую камеру б, сообщающуюся с каплевидными камерами 7 и 8 возврата, расположенными с обеих сторон относительно контактного выступа 3. У основания кон- 25 тактного выступа 3 с обеих сторон выполнены тЬрцовые,щелевые уплотнения

9 и 10 камер 7 и 8 возврата.

В неподвижном контактном кольце 2 по обе стороны относительно контактного выступа расположены камеры 11 и 12 сбора протечек, в которые радиально входят уплотнительные выступы

4 и 5. Эти выступы образуют торцовые целевые уплотнения 13, 14, 15 и 16 камер 11 и 12 сбора протечек °

В неподвижном кольце 2 выполнен кольцевой коллектор 17 подачи жидкого металла, сообщенный каналами 18 с токопередающей камерой б. Камеры

7 и 8 возврата сообщены каналами 19 40 и 20, выполненными на заданном радиальном уровне относительно токопередающей камеры б, со сборными каналами 21, выходящими в кольцевой сливной коллектор 22. В нижней части неподвижного кольца 2 камеры ll и 12 сбора протечек сообщены с дренажными каналами 23, 24 и 25.

При работе жидкометаллического токосъемного устройства жидкий металл gp (эвтектический сплав натрий-калий, галлий-индий и др.) подается под давлением в коллектор 17 подачи жидкого металла и по каналам 18 поступает в токопередающую камеру б. Вращаясь, контактный выступ 3 эа счет сил тре ния приводит во вращение жидкий металл в токопередающей камере б, который обеспечивает электрический контакт между вращающимся 1 и неподвижным 2 контактными кольцами. Вращаю- 60 щийся жидкий металл заполняет также камеры 7 и 8 возврата до уровня входа в каналы 19 и 20. Через каналы 19 и 20 жидкий металл выходит в каналы

65 .

21 и затем в сливной коллектор 22.

Циркулирующий жидкий металл через токосъемную камеру отводит потери, выделяющиеся в токосъеме, Выплески жидкого металла и его подтеки вдоль неподвижных поверхностей камер 7 и 8 возврата за счет каплевидной формы этих камер попадают на контактный выступ 3, приводятся во вращение и цЕнтробежными силами возвращаются в токопередающую камеру б.

Подача жидкого металла в токопередающую камеру б под давлением, воздействие центробежных сил на жидкий металл в токопередающей камере и возврат в токопередающую камеру жидкого металла камерами 7 и 8 возврата обеспечивают полное заполнение токопередающей камеры 6 жидким металлом и тем самым надежный токосъем.

Торцовые целевые уплотнения 9 и 10 препятствуют выходу жидкого металла из камер 7 и 8 возврата. Некоторое количество жидкого металла, просочившееся через уплотнение 9 и 10, попадает в камеры 11 и 12 сбора протечек, собирается в этих камерах и сливается через дренажные каналы 23, 24и 25.

Выходу жидкого металла из камер сбора протечек препятствуют уплотнения. 13-16, которые благодаря вращению уплотнительных выступов 4 и 5 возвращают жидкий металл в камеры

11 и 12.

Расположение камер возврата с торцовыми щелевыми уплотнениями на одних радиальных уровнях соответственно с камерами сбора протечек и их уплотнениями позволяет уменьшить высоту контактного выступа до двух раэ по сравнению с высотой контактного выступа в известных устройствах . Это обеспечивает уменьшение электрических потерь в контактном выступе также до двух раэ. Одновременно с уменьшением высоты контактного выступа уменьшается его наружный диаметр,что обеспечивает уменьшение его гидродинамических потерь, При уменьшении наружного диаметра контактного выступа на 10% гидродинамические -потери в токосъеме снижаются на 27%, так как вид потерь пропорционален кубу диаметра контактного выступа. Наличие в устройстве уплотнительных выступов, входящих радиально в камеры сбора протечек, предотв ращает выход жидкого металла из токосъема при описанном. выполнении камер возврата и сбора протечек и их уплотнений.

Так, например, в известном жидкометаллическом токосъеме, рассчитанном на ток 100 кА и имекщем диаметр контактного выступа 0,65 м, использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить диаметр выступа до

0,605 м и общие потери на 21%, 729706

Формула изобретения

17 18 b 21

22 Ю

13

Я

1б

11

ЦНИИПИ Заказ 1295/47 Тираж 844 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее вращающееся кольцо с контактными выступами и об-. хв атыв ающее е г о н еподв ижн ое к он т ак тное кольцо, камеры в озв рата с торцовыми щелевыми уплотнениями и камеры сбора протечек также с торцовыми щелевыми уплотнениями, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью умень.шения электрических и гидродинамичес10 ких потерь, камеры возврата и их уппотнения выполнены на одних радиальных уровнях соответственно с камерами сбора протечек и их уплотнениями, образованными уплотнительными высту. пами, которыми снабжено вращающееся кольцо, при этом эти выступы входят в камеры сбора протечек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3546508, кл. 310-219; 1970 (аналог),.

2. Патент США М 3211936, кл. 310-178, 1976 (прототип) .