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

Изоб эетение относится к электротехнике, в частности к токосъемным устройствам, предназначенньам для передачи больших токов с вращающихся .частей, преимущественно в униполярных машинах.

Известны жидкометаллические токосъемные устройства, содержащие контактный выступ вращанвдегося кольца и обхватывающее его неподвижное контактное кольцо 1.

Однако такие токосъемные устройства не обеспечивают надежной работы из-за имеющих место выплесков и вытекания жидкого металла из устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее контактный выступ вращакнцегос я кольца и обхв атыв аиедее его неподвижное контактное кольцог в котором выпслнены камеры возврата и камеры сбора протечек, снабженные торцовыми щелевыми уплотнениями 2.

Выплески жидкого металла камерой возврата возвращаются в зону токосъема, а просочившийся через торцовое уплотнение этой камеры жидкий металл собирается в камере сбора протечек, откуда поступает в дренсок, 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,

)0 расположенных радиально последовательно. Относительно большая высота контактного вьютупа приводит к весьма значительным электрическим потерям в нем. Снижение плотности тока в

15 контактном выступе, т.е. увеличение ширины контгистного выступа, лимитируется еще более значительным росте гидродинамических потерь из-за увеличения поверхности трения.

20

Для уменьшения электрических и гидродинамических потерь в жидкометаллическом токосъемном устройстве в предлагаетлом жидкометаллическом токосъемнсм устрбйстве, содержащем кон25тактный выступ вращающегося кольца и обхвaTtmахяцее его неподвижное контактное КОЛЬЦО; камеры возврата и камеры сбора протечек, каждая из которых снабжена торцовыми щелевыми уплотнезаниями, камеры возврата с торцовыми щелевыми камерами выполнены на одни радиальных уровнях соответстйенно с KaMepcUviH сбора протечек и их торцоBfcJMH щелевыми уплотнениями, образованными уплотнительными выступг1ми, которые выполнены на вращающемся кольце и радиально входят в камеры сбора протечек. На чертеже изображено предлагаемое жидкометаллическое токосъемное устройство, общий вид. Оно содержит вращгиощееся контакт ное кольцо 1 и неподвижное контактное кольцо 2. Hal вращакяцемся кольце 1 выполнен контактный выступ 3 трапецеидальног сечения и уплотнительные выступы 4 и 5. Неподвижное контактное кольцо 2 обхватывает контактный выступ 3, об разуя в радиальном зазоре между кол цом 2 и выступом 3 токопередающую к меру 6, сообщающуюся с каплевидныт ш камерами 7 и 8 возврата, расположен ными с обеих сторон относительно ко тактного выступа 3. У основания кон тактного выступа 3 с обеих сторон вы полнены тЬрцовые,щелевые уплотнения 9 и 10 камер 7 и 8 возврата. В неподвижном контактном кольце по обе стороны относительно контакт ного выступа расположены камеры 11 и 12 сбора протечек, в которые ради ально входят уплотнительные выступы 4 и 5. Эти выступы образуют торцовые щелевые 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 6; Кс1меры 7 и 8 возврата сообщены каналами 19 и 20, выполненными на заданном радиальном уровне относительно токопередающей камеры 6, со сборными каналами 21, выхсдящими в кольцевой слив ной коллектор 22. В нижней части неподвижного кольца 2 камеры 11 и 12 сбора протечек сообщены с дренажными каналами 23, 24 и 25. При работе жидкометаллического токосъемного устройства жидкий метал (эвтектический сплав натрий-калий, галлий-индий и др.) подается под дав лением в коллектор 17 подачи жидкого металла и по каналам 18 поступает в токопередающую камеру 6. Вргицаясь, контактный выступ 3 за счет сил трения привсщит во вращение жидкий меташл в токопередающей камере 6, который обеспечивает электрический кон такт между вращающимся 1 и неподвижным 2 контактными кольцами. Вргицающийся 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 21 и затем в сливной коллектор 22. Циркулирующий жидкий меташл через токосъемную камеру отводит потери, выделяющиеся в токосъеме. Выплески жидкого металла и его подтеки ндоль неподвижных поверхностей камер 7 и 8 возврата за счет каплевидной формы этих камер попадают на контачтный выступ 3, приводятся во вращение и центробежными силами возвращаются в токопередающую камеру 6. Подача жидкого металла в токопередающую камеру б под давлением, воздействие центробежных сил на жидкий металл в токопередающей камере л 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 щелевые 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 уплотнени;. 13-16, которые благодаря вргицению 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 раз по срашнению с высотой контактного вьзступа в известных устройствах. Это обеспечивает уменьшение электрических потерь в контактном выступе также до двух раз. 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 радисшьно в камеры сбора протечек, предотвращает выход жидкого металла из токосъема при описанном- выполнении камер возврата и сбора протечек и их уплотнений. TsXf например, в известном жидкреталлическсми токосъеме, рассчитаном на ток 100 кА и имеющем диаметр онтактного выступа 0,65 м, использоание предлагаемого устройства позвояет уменьшить диаметр выступа до 0,605 ми общие потери на 21%.