Жидкометаллическое токосъемное устройство Советский патент 1983 года по МПК H01R39/30 

Изобретение относится к коммутадни вращающихся электрических контактов и может быть использовано в униполярных машинах и турбогенераторах с контактными кольцами на роторе.

Известны жидкометаллические токосъемные устройства (ЖТУ) кольцевого типа, предназначенные для передачи тока с вращающейся части на неподвижную в униполярных машиндх f

Для повышения линейной скорости вращения в скользящем контакте ЖТУ применяют разного рода отбойники, ловушки и уплотнения, предотвращающие выход жидкого металла из рабочего зазора.

Наиболее близким к предлагаемому является ЖТУ кольцевого типа с уплотнением, имеющим расположенные под углом к радиальному направлению канавки, выполненные на боковой поверхности подвижного электрода и vприлегающей к нему с зазором до-, верхности уплотняющего элемента в виде крышки кожуха, герметично соединенного с неподвижным электродом 2.

Эффективность такого уплотнения зависит от величины зазора между канавками подвижного электрода и уплотняющего элемента. Оптимальный зазор определяется скоростью вращения подвижного электрода, его диаметром и геометрией канавок. На практике этот расчетный зазор может измеряться величиной, намного меньше допустимой по условиям сборки и изготовления конструктивных элементов. Кроме того,, при работе машины за счет свободного хода валов в подшипниках он может изменять ся. Это снижает эффективность уплотнения и надежность токосъемного устройства.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности токосъемного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что уплотняющий элемент эьшолт нен в виде кольца, закрепленного на плоской газовой опоре, установленной на эластичном в осевсм направлении основании, прижимающем опору ее несущей плоскостью к боковой поверхности вращаюсчегося электрода.

На чертеже показана приципиальная схема жидкометаллического токосъемного устройства.

Устройство содержит вращающийся 1 и неподвижный 2 кольцевые электроды. Рабочий зазор 3 меяоду ними заполняется жидким ьюталлом, удержи ваемым в нем центробежными силами при вращении электрода 1. С обеих сторон электрода 1 находятся уплотиения 4, имеющие расположенные под углом к радиальному направлению

канавки 5, выполненные на боковых пверхностях вращающегося электрода и прилегающих к ним поверхностям уплотняющих колец б, закрепленных на плоских газовых опорах 7, устаноленных на эластичных основаниях 8 (например, на резине), прижимающих опору ее несущей плоскостью к боковой поверхности .вращающегося электрода о

Собственно газовая опора предсталяет собой пустотелое кольцо прямоугольного сечения, во внутреннюю полость которого (камеру наддува) извне от напорного устройства (входные каналы в камеру наддува не показаны) подается газ. Этот газ выходит из опоры через сопла (отверстия малого диаметра, выполненные на обращенной к подвижному электроду поверхности опоры несущей плоскости) и образует между прилегакнцими поверхностями подвижного электрода и опоры тонкий смазочный слой определенной толщины. Отработанный газ выводится из внутренней полости токосъемного устройства через какие-либо каналы в его корпусе (каналы не показаны).

При сборке жидкометаллического Токосъемного устройства крьшки 9 прижимают к неподвижному электроду так, что газовые опоры вплотную упираются в электрод 1. При этсял между ним и уплотняющим кольцом б, в зоне расположения вышеупомяйутых. канавок образуется зазОр необходи мой величины, определяемой условиям :надежной работы уплотнения.

Устройство работает следующим образом.

При неподвижном электроде 1 во внутреннюю полость опоси от внешнего напорного устройства полается га под определенным избыточнш давлением. ПРИ этом опооа всплывает на газовой смазке, т.е. ее несущая плоскость отходит от прилегающей поверхности электоода I. Отжатие опоры от электрода 1 с помощью газовой смазки возможно благодаря тому, что основание 8 (резина) выполнено упругим в осевом направлении. Затем электЕЮД i приводится во вращение, в зазор 3 подается жидкий металл, и жидкометаллическое токосъемное устройство начинают эксплуатировать под нагрузкой, ;,

Толщина смазочного газового слоя в опоре весьма мала (десятки микрон поэтому образованный при сборке зазор между электродом 1 и кольцом б в зоне расположения уплотняющих канавок практически сохраняет свою величину и при вращении электрода. Более того, при возможных осевых сгущениях электрода 1 при его враодании опора автоматически выдерживает заданный в уплотнении зазор благодй и осевому усилию нажатия на нее упругого основания 8. Таким образом, поскольку опора жестко связана с уплотняющим кольцом б, зазор в упло ненинГ- остается практически неизменным и заданной величины в ;вобых усл виях работы вращающегося электрода. Автоматическое регулирование -зазора в уплотнениях с помощью газовой опоры при вращении подвижного . электрода и возможном его осевс смещении при работе повышает эффективность уплотнения благодаря сохра нению оптимадлного зазора между канавками при любом -зазоре между электродами. Следствием этого является повышение надежности жидкометаллического токосъемного устройства. , Кроме того, упрощается конструкция благодаря менее жестким требрваниямк величине осевых зазоров между электродами. В результате упрощаются сборка машины и ее эксплуатация, расширяется область применения жидкометаплического токосъемного устройства рассматриваемого типа. Применение предлагаемого устройства перспективно в крупных машинах, в KOTOjMjx технически сложноустановить малые зазоры между подвижными и неподвижньош канавками уплотнения другихи способами.

ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЬЕМНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее вра щающийся и неподвижный кольцевые электроды, радиальный рабочий зазо между иими, заполненный жидким,ме;таллом, уплотнение для предотвращения выхода жидкого металла из ра .бочего зазора, имеющее канавки, выполненные на боковой поверхности Вращающегося электрода и расположенные под углом к радиальному направлению и paisHOMepHo распределенные по окружности, от лишающеес я тем, что, с целью повышения его надежности и эффективности, оно снабжено плоской газовой опорой, установленной на эластичном в осевом направлении основании прижимающем опору ее несущей плоскостью к боковой поверхности вращаквдегося электрода, плоская газовая опора снабжена уплотняющим кольцом, содержа&шм канавки и установленнБМ с осевым зазо1; ом по отнсяоению к уплотнению.