Жидкометаллическое токосъемное устройство

О П И С А Н И Е (п) 547006ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 16.01,7 присоединением заявкиГосударственныи комитет Совета Министров СССР(088.8) публиковано 15.02.77. Бюллетеньий делам иэобре крыт а опубликования описания 28.03.77 2) Авторы изобретения сев и В. Н. Скрипун) Заявител ОИСТВ СКОЕ ТОКОСЪЕМНО МЕТА 4) Ж 10 следующи 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 помогцью 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 газо. жидкостной распределительной аппаратуры.Известна также униполярная машина с ионным токосъемным устройством 2.В этом устройстве ионный контакт возникает между диском-ротором и жидким металлом, который слукит катодом и является неподвижным.Однако ионное токссъемное устройство обладает более высоким по сравненшо с жидкометаллическим внутренним сопротивлением и падением напряжения и сложностью эксплуатации, тем более в сочетании с жидким металлом. Для импульсного режима раооты 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 решения 3 связано с увеличением расхода жидкого металла и сложностью его эксплуатации.Известное токосъемное устройство 3 содержит внешнее напорное устройство, которое подает жидкий металл в контактный зазор по каналам в неподвижном электроде и откачивает его через каналы во вращающемся электроде,Однако это х стройство имеет е недостатки.Наличие внешней жидкометаллцческой системы, а также соединение полости низкого давления напорного устройства с каналами во вращающемся электроде усложняет эксплуатацию и снижает надежность устройства. Снижение быстродействия устройства и увличение гидравлического сопротивления, св занное с наличием механических узлов и м 30 ханизмов в системе подачи жидкого металл50 55 60 55 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 замыкает 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 сливную полость, то жидкий металл сливается прямо в верхнюю полость камеры 3, После динамической останов 5 10 15 20 ) 30 35 40 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 достигаетсянаправлением метаемой порции жидкого металла по касательной к окружности ротора ив направлении его вращения. Действительно,в этом случае скорость дникения жидкого металла складывается с линейной скоростьюповерхности ротора и результирующая средняя скорость жидкого металла повышается,следовательно, повышается и скорость заполнения им контактного зазора. Конструктивноэто достигается направлением полости камеры с жидким металлом, оси ее симметрии, понаправлению касательной к окруяности ротора,В токосъемном устройстве отсутствуетвнешняя жидкометаллическая система и энергия привода передается через эластичную диафрагму непосредственно жидкому металлу,без промежуточных механических передач, чтоповышает быстродействие устройства и егонадежность.В токосъемном устройстве используется оптимальная порция жидкого металла, необходимая для коммутации тока с заданными параметрами и совершающая циркуляциювнутри токосъемного устройства, что сокращает расход жидкого металла.Жидкометаллическое токосъемное устройство коммутирует как движущиеся, так и неподвижные контакты, которые могут иметьпро извольную ф ор:у.Наличие эластичной диафрагмы позволяетне только передать энергию взрыва жидкомуметаллу, но и отделить контактную зону ижидкий металл от воздействия на них продуктов газовыделения электрического разряда вжидкость, 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, 1966.54700 О Составитель нецо 1 актор И. Шейкин Текред Т. Гревцова Корректор О. Тюри Изд, М 194Государственногопо делам изоб3035, Москва, Ж Заказ 361 9ЦНИИПИ Тираж 899комитета Совета Линистроретений п открытий35, Раушская наб., д, 4,5 пис Тн ног р а фи я, и р. С а пуп о г 2. Авторсксе свидетельство Юо 188561,М. Кл. Н 02 К 31/01, 1965.6 3. Авторское свидетельство Лев 371644,М. Кл.а Н 01 К 39/30, 1973.