Устройство жидкометаллического токосъема турбогенератора Советский патент 1992 года по МПК H01R39/30 

Изобретение относится к электромашиностроению и касается создания вращающихся токосъемников с жидкостными контактами для турбогенераторов.

Известно жидкометаллическое токо- сьемное устройство, в котором вращающееся кольцо с контактными выступами охватывается невращающимся кольцом, в котором образованы камеры сбора протечек с торцевыми уплотнения, в которые входят уплотнительные выступы на вращающемся кольце. Недостатком конструкции является ее неработоспособность при осевых перемещениях ротора. Вследствие этого устройство не может быть использовано в турбогенераторах, поскольку в процессе работы общий валопровод турбина-генератор из-за нагрева испытывает осевое смещение в районе токосъемника порядка десятков миллиметров.

Известно жидкометаллическое контактное устройство, в котором вращающееся кольцо располагается внутри невращающегося, внутренняя полость которого соединяется с помощью подводящих и отводящих каналов с газонапорным устройством, и на внутренней поверхности невращающегося кольца выполнены аксиальные подводящие каналы, над каждым из которых установлены на ребро направляющие лопатки, изогнутые по ходу вращения и помещенные в Г-образный кожух. Недостатком такой конструкции является ее сложность, обусловленная наличием газонапорного элемента,

СО

ел

СЛ

а также низкая надежность, определяемая недолговечностью механического уплотнения вала при больших окружных скоростях на его поверхности.

Наиболее близким по технической сущности является устройство жидкометалли- ческого токосъема турбогенератора, в котором невращающиеся кольца, охватывающие вращающиеся, размещены в корпусе, который снабжен торцевым масляным уплотнением вала и имеет возможность отслеживать осевые перемещения вала.

Недостатком такой конструкции являются сложность и низкая надежность, обусловленные наличием системы подачи и слива масла, а также неизбежным замасливанием внутренней полости токосъемника из-за проникновения паров и аэрозолей масла во все внутренние полости токосъемника, в том числе и непосредственно в зону контакта.

Целью изобретения является повышение надежности узла жидкометаллического токосъема турбогенератора.

Указанная цель достигается за счет того, что уплотнение вала выполняется магни- тожидкостным, внутренняя полость корпуса заполняется инертной средой, а узел компенсации осевых перемещений вала включает систему магнитной подушки, усилие которой в статическом режиме уравновешивается нажимной пружиной, установленной по оси вала между корпусом и кожухом. Магнитная система магнитной подушки имеет вид двух кольцевых магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, которые расположены на торцевых поверхностях магнитов, при этом из кольцевых магнитов закреплен на диске вала, второй - на диске корпуса.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

На валу 1 со стороны одного из его торцов установлены контактные кольца 2. В корпусе токосъемника 3 расположены невращающиеся контактные кольца 4, охватывающие вращающиеся контактные кольца 2 с гидродинамическими уплотнениями межконтактного зазора 5. Внутренняя полость токосъемника герметизирована магнито- жидкостным уплотнением 6. Между невращающимися контактными кольцами 4 и магнитожидкостным уплотнением 6 установлен дистанционный элемент 7, при помощи которого образована полость 8, которая заполняется инертной средой. Корпус токосъемника 3 установлен на элементах качения 9 в неподвижном кожухе 10 с возможностью перемещения вдоль оси вала. На дисках 11 установлены кольцевые

магниты 12, обращенные друг к другу одноименными полюсами, которые располагаются на торцевых поверхностях магнитов. По оси вала между корпусом 3 и кожухом 10

установлена пружина 13.

Устройство работает следующим образом.

После выхода ротора турбогенератора на номинальную частоту вращения в коль0 цевые полости невращающихся контактных колец 4 подается жидкий металл. Гидродинамические уплотнения 5 препятствуют просачиванию его во внутерннюю полость токосъемника по зазирам между невращаю5 щимися 4 и вращающимися контактными кольцами 2. Пружиной 13 корпус токосъемника 3 поджимается к валу 1 до уравновешивания силы пружины и отталкивающей силы между одноименными полюсами магнитов

0 12. Внутренняя полость токосъемника герметизируется магнитожидкостным уплотнением 6 и заполняется инертной средой, После выхода энергоустановки турбина-генератор на рабочий режим происходит про5 грев и удлинение ее общего валопровода, в результате чего его консольная часть, на которой расположено гокосъемное устройство, перемещается в осевом направлении (по стрелке, см. чертеж). Под действием сил

0 магнитной подушки корпус токосъемника 3 также перемещается вслед за волом по направляющим роликам 9. сжимая пружину 13

Формула изобретения

5 Устройство жидкометаллического токосъема турбогенератора, содержащее вращающиеся контактные кольца, установленные на валу со стороны одного из его торцов, и охватывающие их невращающие0 ся контактные кольца с уплотнением межконтактного зазора с жидким металлом, закрепленные в герметизированном корпусе, снабженном уплотнением вала и установленном на элементах качения в

5 неподвижном кожухе с возможностью перемещения вдоль оси вала с помощью узла компенсации осевых перемещений вала, который содержит два соосно установленных диска, один из которых соединен с валом, а

0 второй - с корпусом и расположен ближе к упомянутому торцу вала, отличающе - е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, указанное уплотнение вала выполнено магнитожидкостным, внутрен5 няя полость корпуса заполнена инертной средой, а узел компенсации осевых перемещений вала дополнительно содержит нажимную пружину и магнитную систему магнитной подушки ь виде двух кольцевых магнитов, обращенных друг к другу одно

именными полюсами, которые расположе-са, а пружина установлена по оси вала межны на торцевых поверхностях магнитов, приду корпусом и кожухом с усилием, уравновеэтом один из кольцевых магнитов закреп-шивающим отталкивающую силу между

лен на диске вала, второй - на диске корпу-одноименными полюсами магнитов.

Использование: электромашиностроение. Сущность изобретения: вращающиеся контакты установлены на конце вала турбогенератора и взаимодействуют с невращающимися контактными кольцами, закрепленными в герметизированном корпусе. Корпус имеет возможность перемещения вдоль вала, отслеживая температурные удлинения вала. Внутренняя полость корпуса заполнена инертной средой и уплотнена по валу магнитожидкосгным уплотнением. В качестве узла компенсации осевых перемещений вала использована осевая нажимная пружина и магнитная система магнитной подушки в виде двух кольцевых соосных встречно намагниченных магнитов, один из которых связан с валом, другой - с корпусом. 1 ил.