Жидкометаллическое токосъемное устройство Советский патент 1980 года по МПК H01R39/30 H02K31/00 

Изобретение касается коммутации вращающихся электрических контактов и может быть использовано в униполярных машинах и турбогенераторах. 5

Известны жидкометёшлические токосъемные устройства кольцевого типа, предназначенные для передачи тока с вращающейся части на неподвижную в униполярных генераторах 1. tO

Кольцевые жидкометаллические токосъемные устройства без специальных циркуляционных контуров удовлетворительно работают при сравнительно небольших линейных скоростях вреицакще- е гося электрода, порядка 50 м/сек.

Известно также жидкометаллическое токосъемное устройство, являющееся наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому 20 результату 2.

Такое устройство содержит вращаю1т;ийся электрод и неподвижный электрод, связанный с внешним жидкостным контуром через систему отво- 25 дящих и подводящих каналов. Для предотвращения вытекания жидкого металла в неконтактный зазор в известном устройстве использованы газовые по-. токи, направленные навстречу его

жению с помощью лопаток, изогнутых по ходу вращения.

Основным недостатком указанного устройства является наличие газоиапорной системы, которая в кеисой-то мере удерживает жидкий металл на внутренней поверхности неподвижного электрода, но и способствует згисвату и выносу его из зоны контакта между вращающимся электродом и кольцевым кожухом Г-образного сечения. Следовательно, в газонапорной системе должны быть предусмотрены специальные устройства для очистки газа от жидкого металла, а также постоянная или периодическая подпитка металлом токосъемного устройства,

Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет предот вращения утечек зЬщкого металла и обеспечение самоциркуляции его по замкнутому контуру.

Это достигается тем, что на внутренних боковых поверхностях неподвижного электрода в зоне между отводящими и подводящими каналами, соединенными с внетиним контуром и на боковых поверхностях вргицающегося электрода, выполнены пазы, которые расположены под углом к радиальному направлению и наклонены в сторону вращения на неподвижном электроде и с противоположным наклоном на подвижном электроде, а рабочая поверхность электродов покрыта электроизоляцией.

На чертеже показана принципиальная схема жидкометаллического токосъемного устройства.

Токосъемное устройство содержит вращающийся электрод 1, неподвижный электрод 2 и замыкающий их жидкий металл. Отводящие каналы 3 соединены с подводящими каналами 4 внешним контуром, содержащим, например, теплообменник 5 и вентили 6. На боковых стенках вращающегося электрода 1 и внутренних боковых станках 7 неподвижного электрода 2 в зоне между отводящими 3 и подводящими 4 каналами выполнены одинаковые пазы 8 под углом к рсщиальному направлению, причем на неподвижном электроде 2 с наклоном в сторону вращения (показаны щтрих - пунктирными линиями), а на подвижном-, электроде 1 - в противоположную сторону. Для уменьшения электрических qoTepb от коротко-замкнутых токов область поверхностей электродов, образованная пазами 8 и выступами 9, покрыта электроизоляцией.

Токосъемное устройство работает следующим образом.

Известно, что при вращении жидкости между вращающимися и неподвижными поверхностями образуются два пограничных слоя. В пограничном слое около вращающейся поверхности происходи ускорение жидкости с появлением радиальных потоков, направленных от центра к периферии, а в пограничном слое у неподвижной стенки - торможение с радиальными потоками от периферии к центру. При определенных скоростях вращения это приводит к нарушению жидкометаллического контакта. Наличие пазов и выступов на подвижном и неподвижном элементах устройства способствует турбулизации потока, усилению вихревого взаимодействия между двумя пограничными слоями. Направление же выступов на неподвижном элементе выбрано таким образом, что срывающиеся с подвижных выступов вихри жидкости приобретают около неподвижной стенки радиальную составлящую скорости, .направленную от центра к периферии, что приводит к выравниванию радиального градиента давления

,по зазору, и благодаря этому устраняется причина выхода жидкого металла из зоны контакта.

Эффективность работы устройства и величина развиваемого им давления Зсшисят от величины зазора между вращающимся и неподвижным электродами, от скорости вращения, ширины, образованной пазами и выступами зоны, а также от количества, глубины и угла наклона пазов и выступов.

Развиваемый данным устройством напор достаточен для осуществления самоциркуляции жидкого металла по замкнутому контуру. Для охлаждения металла и регулирования расхода в цепи контура могут быть предусмотрены теплообменник и вентили.

Для работы устройства не имеет принципиального значения, какая из поверхностей вращается - внутренняя или наружная. Направление осивращения также может быть любым. Следовательно, устройство может быть выполнено и с наружным элементом вращения и может отличаться от указанного на чертеже только тем, что подводящие И отводящие каналы выполнены на внутреннем элементе.

Формула изобретения

Жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее вращающийся электрод и неподвижный электрод, связанный с внешним жидкостным контуром через систему отводящих и подводящих каналов, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности за счет предотвращения утечек и обеспечения самоциркуляции жидкого металла по замкнутому контуру, на внутренних боковых поверхностях электродов в зоне между подводящими и отводящими каналами выполнены пазы, которые расположены под углом к радиальному направлению и наклонены в сторону вращения на неподвижном электроде и в противоположную сторону на подвижном электроде, а рабочая поверхность электродов покрыта электроизоляцией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 371644, кл, Н 01 R 39/30, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 389589, кл. Н 01 R 39/30, 1971,