Жидкометаллическое токосъемное устройство

Жидкометаллическое токосъемное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П К С А Н К Е ()978251

КЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 25.06.81 (21) 3306934/24-07 (51)М. Кл, R 39/30 с присоединением заявки № (23) Приоритет фиудвротвенный комитет

СССР ао лелеют изобретений и открытий

Опубликовано 30 11.82. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 30.11.82 (53) УДК 621..3.047.69 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Харитонов и Г. А. Баранов (71) Заявитель 54 ) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение касается коммутации вращающихся электрических контактов и может быть использовано в униполяр-. ных машинах и турбогенераторах с контактными кольцами на роторе.

Известны жидкометаллические токосъемные устройства (ЖТУ) кольцевого типа, предназначенные для съема тока с вращающегося ротора униполярных машин (1).

Для повышения линейной скорости вращения в скользящем контакте кольцевого ЖТУ применяют различные уплотнения, предотвращающие выход жидкого металла из рабочего зазора.

Известно ЖТУ, содержащее вращающийся и неподвижный кольцевые электроды, кольцевой зазор между которыми заполняется жидким металлом, уплотнения для предотвращения выхода метал- зо ла из рабочего зазора, имеющие расположенные под углом к радиальному направлению канавки, выполненные на боковой поверхности вращающегося

2 электрода и прилегающей к нему поверхности неподвижного электрода. Эффективность работы уплотнения повыыается, 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 са" моциркуляции жидкого металла. Контур выполнен в виде внешнего трубопровода с подводящими и отводящими патрубками, вентилями для регулирования гидравлического сопротивления тракта, теплообменниками (2).

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 других конструктивных элементов, увеличивающих занимаемый токосъемным устройством

97825) 45

Формула изобретения

55 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 s 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 отверстие 4, уплотнения для предотвращения выхода металла из зоны скользящего контакта. Уплотнения имеют распо 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 металлического кольца 8, установленного соосно в пазухе 9 в неподвижном электроде и соединенного с ним; например, с помощью 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 4 в зазоре 3 заливают расчетное количество жидкого металла. 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 поверхность кольца 8 по контуру его сечения. При этом непрерывной подачи металла извне не требуется, так как обеспечивается самоциркуляция металла. Надежность предлагаемого токо5

40 съемного устройства так же высока, как и у известного 1 2), поскольку в нем действуют те we основные факторы, определяющие устойчивость течения жид- кости: наличие радиального расхода жидкости в зоне расположения канавок, гашение избыточного давления в жидкости на выходе уплотнения отводом ее в замкнутый контур. Вместе с тем устройство имеет следуюцие преимущества: устранен внешний жидкометаллический 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 цели 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.

1. Нидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее вращаюцийся

82Б1

ВНИИПИ Заказ 9232/70 Тираж 630 Подписное филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

5 97 электрод, неподвижный электрод, кольцевой рабочий зазор между ними, заполненный жидким металлом, уплотнения для предотвращения выхода металла из зоны скользящего контакта на боковой поверхности вращающегося электрода и прилегающей к нему поверхности неподвижного электрода и сообщающийся с рабочим зазором замкнутый контур самоциркуляции жидкого металла, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эФФективности, 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.

2. Устройство по п. 1, о т л и

5 ч а ю щ е е с я тем, что кольцо выполнено полым и его внутренняя полость сообщается с системой подачи хладагента. м Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бертиков A.È. и др. Униполярные электрические маыины. И.-Л., "Энергия", 1966.

lS 2. Авторское свидетельство СССР

N 729704, кл. H 01 R 39/30, 1980.