Импульсное токосъемное устройство с подвижным жидкометаллическим контактом Советский патент 1980 года по МПК H01R39/30 H02K31/00 

(54) ИМПУЛЬСНОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО С ПОДВИЖНЫМ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОНТАКТОМ.

1

Изобретение относится к импульсным токосъемным устройствам с подвижным жидкометаллическим контакто.м, используе.мым, в основном, в униполярных генераторах большого тока.

Известно импульсное токосъемное устройство, содержащее подвижный и неподвижный электроды, образующие кольцевую полость для жидкого металла, в которую установлен подвижный в осевом направлении кольцевой желоб с отверстиями в днище, а в неподвижном электроде выполнены направляющие поверхности для перемещения желоба 1.

Недостаток устройства состоит в том, что при движении желоба ко дну полости для жидкого металла длина свободной струи жидкого металла увеличивается, что у.меньщает ее устойчивость и увеличивает электросопротивление. Кроме того, максимальная частота замыканий контакта невелика, так как отверстия в диище имеют больщое гидравлическое сопротивление и жидкость медленно протекает через них под желоб. Для повышения устойчивости струи необходим большой объем жидкого металла, размеры

углубления при этом соответственно увели-чиваются.

По основному авт. св. До 520655 известно импульсное токосъе.мное устройство с подвижным жидкометаллическим контактом, в которо.м подвижный в осево.м направлении кольцевой желоб в радиальном сечении выполнен в форме угольника, а отверстия в днище желоба снабжены подвижны.ми заслонками 2.

10

Недостатком известного устройства является то, что при перемещении желоба ко дну полости длина свободной жядкометаллической струи увеличивается и достигает размеров, превышающих высоту стенок полости. Для обеспечения устойчивости длинной

15 струи при заданных значениях тока и длительности импульса необходимо, чтобы ее скорость и поперечное сечение были большими. А это возможно обеспечить только за счет увеличения габаритов устройства, 20 объема жидкого металла в нем и скорости движения желоба. Кроме того, электрическое сопротивление контакта изменяется с ростом длины струи и достигает максимума при ее максимальной длине. Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства и объема жидкого металла в нем, а также уменьшение электрического сопротивления контакта. Поставленная цель достигается тем, что в полости для жидкого металла установлена дополнительная перегородка, которая разделяет полость на две части, одна из которых предназначена для перемещения желоба, а другая выполняет функцию сопла для жидкого металла, при этом указанная перегородка имеет сквозные отверстия, которые расположены у дна полости и соединяют обе ее части. На чертеже представлено импульсное токосъемное устройство с подвижным жидкометаллическим контактом, разрез. Устройство содержит два электрода - подвижный 1 с вертикально расположенной осью вращения, и неподвижный 2, а также полость для жидкого металла 3. В полости установлен подвижный в осевом направлении кольцевой желоб 4 с отверстиями 5 и заслонками 6. Заслонки могут удерживаться на желобе при помоши, например, гибкого элемента 7, позволяющего заслонкам закрывать отверстия при движении желоба ко дну полости (вниз). В неподвижном состоянии и при движении желоба вверх отверстия открыты. Желоб-порщень кинематически связан, например, при помощи стержней 8 (на чертеже показан один стержень) и плиты 9 с управляющим механизмом 10. В частности, управляющий механизм 10 может содержать пружину 11 и кулачок 12, соединенный с приводом. В полости установлена перегородка 13, отделяющая одну его часть 14, содержащую желоб 4, от другой части 15, выполняющей функции сопла для жидкого металла. В перегородке 13 имеются сквозные отверстия 16, примыкающие ко дну полости (или расположенные вблизи дна) и соединяющие части 14 и 15 полости. Поверхности электродов 1 и 2, обращенные к контактному зазору, могут иметь в зависимости от применения устройства в конкретной машине, или выступы, препятствующие вытеканию жидкого металла из зазора, или скошенную поверхность, облегчающую выход металла из зазора. Неконтактные поверхности электродов могут быть электроизолированы. Устройство работает следующим образом. Электрод I вращается, желоб 4 расположен (как показано на чертеже) над поверхностью жидкого металла 3. При повороте кулачк.а 12 его выступ сходит с упора плиты 9 и та под действием пружины 11 перемещается вниз вместе со стержнями 8 и желобом 4. Заслонки 6-ударяются о поверхность жидкости 3 и закрывают отверстия 5. Движущийся желоб 4 выталкивает основную часть жидкости от части 14 полости через отверстия 16 и сопла- 15 в контактный зазор между электродами. Струя жидкости ударяется об электрод 1 и отбрасывается в часть полости 14 поверх желоба 4. При достижении желобом 4 дна части 14 полостл Струя жидкого металла обрывается и размыкает контакт. Дальнейший поворот кулачка 12 вызывает подъем желоба-поршня вверх и сжатие пружины 11. Заслонки 6 открывают отверстия 5. Жидкость перетекает через эти отверстия под желоб. При достижении желобом верхнего положения, устройство вновь готово для работы. Б устройстве при движении желоба 4 вниз ко дну полости длина свободной жидкометаллинеской сТруи остается неизменной и равной расстоянию между срезом сопла 15 и контактной поверхностью вращающегося электрода 1. Это позволяет уменьщить габариты устройства, объе.м жидкого металла в нем и электрического сопротивления контакта. Объясняется это тем, что короткая струя сохраняет устойчивость при скорости жидкости в ней во столько раз меньшей, чем скорость жидкости в длинной струе, как в известном устройстве, во сколько раз она короче длинной струи. Следовательно, в предлагаемом устройстве для получения импульса тока заданной величины и д.тительности требуется меньший объем жидкого металла, меньшая скорость движения желоба и, соответственно, .меньшие габариты полости для жидкого металла. Электрическое сопротивление короткой струи жидкого металла тоже .меньше, че.м у длинной струи. Например, уменьшение длины свободной струи жидкого .металла в четыре раза за счет применения предлагаемого устройства ведет к такому же уменьшению объема жидкого металла и электрического сопротивления струи. При этом габариты полости уменьшаются в два раза. Следует отметить, что в этом устройстве, как и в известном, отсутствует внешний жидкометаллический контур, так как весь жидкий металл 3, необходимый для импульсного замыкания контакта содержится в полости для жидкого металла, которая служит одновременно сборником жидкости, выброшенной из контактного зазора. Это свойство контакта особенно важно при создании многодисковых униполярных генераторов. Формула изобретения Импульсное токосъемное устройство с подвижным жидкометаллическим контактом по авт. св. № 520655, отличающееся тем, что с целью уменьшения габаритов устройства и объема жидкого металла в нем, а также уменьшения электрического сопротивления контакта, в полости для жидкого металла установлена дополнительная перегородка, которая разделяет полость на две части, одна из которых предназначена для перемещения желоба, а другая выполняет функцию сопла для жидкого металла, при этом указанная перегородка имеет сквозные отверстия, которые расположены у дна полости и соединяют обе ее части. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе У///// //////// 7 /

2.Авторское свидетельство СССР № 520655, кл. Н 01 R 39/30. 1974. /7