Жидкометаллическое токосъемное устройство Советский патент 1982 года по МПК H01R39/30 

СЗ) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЬЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение касается коммутации вращающихся электрических контактов и может быть использовано в униполяр ных машинах и турбогенераторах с кон тактными кольцами на роторе. Известны жидкометаллические токосъемные устройства (ЖТУ) кольцевого типа, предназначенные для съема тока с вращающегося ротора униполярных машин J. Для повьшения линейной скорости вращения в скользящем контакте кольцевого ЖТУ применяют различные уплотнения, предотвращающие выход жид кого металла из рабочего зазора. Известно ЖТУ, содержащее вращающийся и неподвижный кольцевые электроды, кольцевой зазор между которыми заполняется жидким металлом, уплотне н)я для предотвращения выхода металла из рабочего зазора, имеющие расположенные под углом к радиальному направлению канавки, выполненные на боковой поверхности вращающегося электрода и прилегающей к нему поверхности неподвижного электрода. Эффективность работы уплотнения повышается, если в зоне расположения канавок обеспечено радиальное течение жидкости от центра вращения к периферии под действием развиваемого уплотнением напора. С этой целью в устройстве предусмотрен замкнутый контур самоциркуляции жидкого металла. Контур выполнен в виде внешнего трубопровода с подводящими и отводящими патрубками, вентилями для регулирования гидравлического сопротивления тракта, теплообменниками 23. Наличие такого контура усложняет конструкцию токосъемного устройства, поскольку для уменьшения гидравлического сопротивления тракта на входе и выходе из рабочего зазора приходится выполнять большое количество отверстий, патрубков и други; конструктивных элементов, увеличивающих занимаемый токосъемным устройством 39 объем, усложняющих его эксплуатацию и конструкцию машины в целом. Цель изобретения - упрощение конструкции токосъемного устройства и повышение его эффективности. Указанная цель достигается тем, что замкнутый контур выполнен в виде торроидального кольцевого объема, образованного пазухой в неподвижном электроде, прилегающей к вращающемуся электроду и, установленным в ней соосно, кольцом, соединенным с неподвижным электродом. Для охлаждения жидкого металла и электродов кольцо можно выполнить полым и пропускать через его внутреннюю полость хладагент. На чертеже показан вариант выполнения токосъемного устройства. Устройство содержит вращающийся электрод 1, неподвижный электрод 2, кольцевой рабочий зазор 3 между ними заполняемый жидким металлом через от верстие k, уплотнения для предотвращения выхода металла из зоны скользя щего контакта. Уплотнения имеют расп ложенные под углом к радиальному направлению канавки 5 и б, выполненные на обращенных друг к другу поверхностях электродов, и канавки 7, выполненные на поверхности прилегающего к подвижному электроду металличес кого кольца 8, установленного соосно в пазухе 9 в неподвижном электроде и соединенного с ним-, например, с по мощью стержней в нескольких местах (элементы крепления кольца не показаны) . Кольца 8 выполнены полыми и через их внутренние полости 10 прокачивается вода для охлаждения жидкого металла и электродов. Токосъемное устройство работает следующим образом. Через отверстие k в зазоре 3 зали вают расчетное количество жидкого ме талла. При вращении электрода 1 он под действием развиваемого уплотнениями радиального давления, а также осевой составляющей давления жидкости в зазоре 3 начинает циркулировать в зазоре между кольцом 8 и прилегающими поверхностями неподвижного и подвижного электродов, омывая поверх ность кольца 8 по контуру его сечения. При этом непрерывной подачи металла извне не требуется, так как обеспечивается самоциркуляция металла. Надежность предлагаемого токосъемного устройства так же высока, как и у известного поскольку в нем действуют те же основные факторы, определяющие устойчивость течения жидкости: наличие радиального расхода жидкости в зоне расположения канавок, гашение избыточного давления в жидкости на выходе уплотнения отводом её в замкнутый контур. Вместе с тем устройство имеет следующие преимущества: устранен внешний «идкометаллический кон гур со вспомогательными элементами, что уменьшает занимаемый устройством объем, упрощает его эксплуатацию и конструкцию машины; сведен к минимуму объем используемого жидкого металла; сведено к минимуму гидравлическое сопротивление замкнутого контура, поскольку вход в уплотнение и выход из него, сам контур представляют собой кольцевые щели минимальной протяженности, это позволяет снизить необходимую величину развиваемого уплотнением напора за счет его упрощения (сокращение числа канавок, их длины, глубины, увеличения зазора между выступами подвижного и неподвижного электродов); отсутствует возможность разрыва скользящего контакта за счет возможного перебоя в подаче жидкого металла из контура его самоциркуляции в контактную зону (из-за наличия воздушных пробок, разрыва струй и пр.). В предлагаемом устройстве замкнутый контур одновременно является контактной Зоной, что исключает в принципе возможность разрыва скользящего контакта по указанной причине. Кроме того, в предлагаемом устройстве за счет замкнутого контура увеличиваются и контактные поверхности. Все это повышает эффективность токосъема. Тепло снимается непосредственно в зоне его выделения, что повышает эффективность охлаждения устройства и облегчает его работу. Изобретение представляет наибольший интерес для сильноточных высокоскоростных униполярных машин длительного действия, в которых перечисленные преимущества устройства проявляются особенно ощутимо. Формула изобретения 1. Жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее вращающийся