Жидкометаллическое токосъемное устройство
Патент 547006
Авторы
Жидкометаллическое токосъемное устройство
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (ii) 547006
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сок)а Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.01.75 (21) 2096738,07 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15.02.77. Бюллетень ¹ 6
Дата опубликования описания 28.03.77 (51) М. Кл, - Н 02К 31/04
Н 01R 39/30
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.3.047.69 (088.8) (72) Авторы изобретегп)я
Б. Г. Карасев и В. H. Скрипуиов (71) Заявитель (54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОИСТВО
Изобретение предназначено для коммутации тока и может быть использовано в электрических аппаратах, униполярных генераторах и других электрических машинах.
Известны токосъемные устройства, предназначенные для коммутации электрического тока между неподвижным и вращающимся контактом с помо)цью жидкого металла (1), Жидкометаллические кольцевые контакты работают до сравнительно невысоких линейных скоростей вращающегося ротора порядка
50 — 60 м/с вследствие утечек жидкого металла из контактного зазора. Поэтому для более высоких скоростей (200 — 300 м/с) применяют струйные контакты, которые требуют значительного расхода жидкого металла даже в импульсных режимах работы и сложной газожидкостной распределительной аппаратуры.
Известна также униполярная машина с ионным токосъемным устройством (2).
В этом устройстве ионный контакт возникает между диском-ротором и жидким металлом, который слу>кит катодом и является неподвижным.
Однако ионное токссъемное устройство ооладает более высоким по сравненшо с жидкометаллическим внутренним сопротивлением и падением напряжения и сложностью эксплуатации, тем более R сочетании с жидким металлом.
Для имт)ульсного режима работы униполярного генератора нет необходимости производить непрерывную подачу жидкого металла в контактную зону, В этом случае достаточно подать только порцию жидкого металла при достижении ротором заданной скорости вращения, так как происходит практически мгновенное торможение ротора. Однако использование для импульсного режима известного ре10 шения (3) связано с увеличением расхода жидкого металла и сложностью его эксплуатации.
Известное токосъемное устройство (3) содержит внешнее напорное устройство, которое
15 подает жидкий металл в контактный зазор по каналам в неподвижном электроде и откачивает его через каналы во вращающемся электроде.
Однако это устройство имеет следующие не2() достатки.
Наличие внешней жидкометаллической системы, а также соединение полости низкого давления напорного устройства с каналами во вращающемся электроде усложняет эксплуатацию и снижает надежность устройства.
Снижение быстродействия устройства и увеличение гидравлического сопротивления, связанное с наличием механических узлов и меЗО ханизмов в системе подачи жидкого металла, 547006
Сложность оптимального дозирования жидкого металла в импульсном режиме работы вследствие снижения быстродействия.
Для повышения надежности и упрощения конструкции, а также уменьшения расхода жидкого металла и расширения области применения в неподвижном контакте предложенного токосъемного устройства выполнена камера, разделенная резиновой диафрагмой на две полости, одна из которых заполнена порцией жидкого металла, который подается в зазор между контактами при помощи энергии электрического взрыва в диэлектрической жидкости, заполняющей другую полость камеры (под резиновой диафрагмой), и в которой размещены электроды.
На чертеже представлен вертикальный разрез токосъемного устройства с кольцевым вращающимся контактом.
Токосъемное устройство содержит вращающийся контакт (ротор) 1, неподвижный контакт (статор) 2 и камеру 3. Ротор 1 и статор
2 образуют токосъемный зазор 4 и сливную полость 5. Камера 3 разделена резиновой диафрагмой 6 на две полости. В верхнюю полость залит жидкий металл 7, между поверхностью которого и ротором 1 оставлен зазор. Верхняя полость соединена с помощью канала 8 со сливной полостью 5. В нижнюю полость залита диэлектрическая жидкость 9, в которую погружены электроды 10.
Токосъемное устройство работает следующим образом, Ротор токосъемного устройства, например, униполярного генератора разгоняется до необходимой скорости. После достижения заданной скорости вращения в результате импульсного электрического разряда в диэлектрической жидкости под действием энергии электрогидравлического удара жидкий металл впрыскивается в токосъемный зазор 4, подхватывается вращающимся ротором и замы.кает контакты 1 и 2.
При скорости вращения ротора, превышающей возможность длительного удержания жидкого металла в токосъемном зазоре, жидкий металл выбрасывается из него в сливную полость 5, по которой через канал 8 вновь попадает в верхнюю полость камеры 3. Следовательно, замкнутое состояние контактов определяется временем нахождения жидкого металла в токосъемном зазоре и зависит от его геометрических размеров, скорости вращения ротора, энергетических параметров импульсного электрического разряда и согласовывается с амплитудой и длительностью коммутируемого тока.
Если, например, работа униполярного генератора происходит в режиме динамического торможения и скорость ротора снижается до нуля быстрее, чем произойдет выбрасывание жидкого металла в сливну|о полость, то жидкий металл сливается прямо в верхнюю полость камеры 3. После динамической останов5
45 ки ротора на жидкий металл продолжает действовать сила тяжести, под действием которой сн стекает по каналам и внутренней полости устройства вниз в полость камеры, после чего токосъемное устройство готово к следующему процессу замыкания контактов. Повышение эффективности заполнения токосъемного зазора жидким металлом достигается направлением метаемой порции жидкого металла по касательной к окружности ротора и в направлении его вращения. Действительно, в этом случае скорость дни>кения жидкого металла складывается с линейной скоростью поверхности ротора и результирующая средняя скорость жидкого металла повышается, следовательно, повышается и скорость заполнения им контактного зазора. Конструктивно это достигается направлением полости камеры с жидким металлом, оси ее симметрии, по направлению касательной к окружности ротора.
В токосъемном устройстве отсутствует внешняя жидкометаллическая система и энергия привода передается через эластичную диафрагму непосредственно жидкому металлу, без промежуточных механических передач, что повышает быстродействие устройства и его надежность.
В токосъемном устройстве используется оптимальная порция жидкого металла, необходимая для коммутации тока с заданными параметрами и совершающая циркуляцию внутри токосъемного устройства, что сокращает расход жидкого металла. ,>Кидкометаллическое токосъемное устройство коммутирует как движущиеся, так и неподвижные контакты, которые могут иметь про извольную ф ор |у.
Наличие эластичной диафрагмы позволяет не только передать энергию взрыва жидкому металлу, но и отделить контактную зону и жидкий металл от воздействия на них продуктов газовыделения электрического разряда в жидкость, что повышает надежность токосъемного устройства.
Формула изобретения,>Кидкометаллическое токосъемное устройство с электрогидравлическим приводом, содержащее электроды, контакты, камеру с жидким металлом, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения ее надежности, а также уменьшения расхода жидкого металла и расширения области применения, камера снабжена дополнительной полостью, изолированной от жидкого металла эластичной диафрагмой и заполненной диэлектрической жидкостью, а электроды расположены в этой полости.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Л. И. Бертинов и др. «Униполярные электрические машины», М., <Энергия», 1966.
5470СО
Составитель М. Кузнецова
Текред Т. Гревцова
Редактор И. Шейкин
Корректор О. Тюрина
Заказ 361 9 Изд. ¹ 194 тиран 899 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Л!инистров СССР по делам зобретений п открытий
113035, Мо-.кьа, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5
Тип огр а фи я, и р. Сапунова, з
2. Авторсксе свидетельство № 188561, N. Кл. H 02К 31!01, 1965.
3. Авторское свидетельство ¹ 371644, Ы. Кл. Н 01R 39/30, 1973.