Жидкометаллическое токосъемное устройство

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свид-ву 62041/24-07 2) Заявлено 29.1277 21) присоединением заявки йо осударствениый комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель 4 ДКОИЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНО УСТРОЙСТВО кие ток ащие кон кольца жное ко Изобретение относится к электротехнике, в частности к токосъемнымустройств ам, предназначенным для передачи больших токов с вращающихсячастей, преимущественно в униполярных машинах.Известны жидкометалличес осъемные устройства, содержтактный выступ вращакщегося 10и обхватывающее его неподви нтактное кольцо (1),Однако такие токосъемные устройства не обеспечивают надежной работыиз-эа имеющих место выплесков и Выте кания жидкого металла из устройства.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее контактный выступвращающегося кольца и обхватывающееего неподвижное контактное кольцо,в котором выполнены камеры возвратаи камеры сбора протечек, снабженныеторцовыми щелеными уплотнениями (2)Выплески жидкого металла камеройвозврата возвращаются в зону токосъема, а просочившийся через торцовое уплотнение этой камеры жидкий металл собир:ется в камере сбора про" ечек, откуда поступает в дренаж, ем и обеспечивается удержание жидкоо металла в токосъемном устройстве.В этом жидкометаллическом токо- съемном устройстве радиальная высота контактного выступа вращающегося кольца равна сумме радиальных размеров камеры возврата, камеры сбора протечек и их торцовых щелевых уплотнений, расположенных радиально последовательно. Относительно большая высота контактного выступа приводит к весь" ма значительным электрическим потерям в нем. Снижение плотности тока в контактном выступе, т.е. увеличение ширины контактного выступа, лимитируется еще более значительным ростом гидродинамических потерь иэ-за увеличения поверхности тренияДля уменьшения электрических и гидродинамических потерь в жидкометаллическом токосъемном устройстве в предлагаемом жидкометаллическом токо- съемном устрбйстве, содержащем контактный выступ вращающегося кольца и обхватываххцее его неподвижное контактное кольцо, камеры возврата и камеры сбора протечки, каждая из которых снабжена торцовьвии щелевыми уплотнениями, камеры возврата с торцовымищелевыми камерами выполнены на однихрадиальных уровнях соответственно скамерами сбора протечек и их торцовыми щелевыми уплотнениями, образованными уплотнительными выступами,которые выполнены на вращающемсякольце и радиально входят в камерысбора протечек.На чертеже изображено предлагаемое жидкометаллическое токосъемноеустройство, общий вид.Оно содержит вращающееся контактное кольцо 1 и неподвижное контактное кольцо 2,На вращающемся кольце 1 выполненконтактный выступ 3 трапецеидальногосечения и уплотнительные выступы 4и 5,Неподвижное контактное кольцо 2обхватывает контактный выступ 3, образуя в радиальном зазоре между кольцом 2 и выступом 3 токопередающую камеру б, сообщающуюся с каплевиднымикамерами 7 и 8 возврата, расположенными с обеих сторон относительно контактного выступа 3. У основания контактного выступа 3 с обеих сторон выполнены тЬрцовые,щелевые уплотнения9 и 10 камер 7 и 8 возврата.В неподвижном контактном кольце 2по обе стороны относительно контактного выступа расположены камеры 11и 12 сбора протечек, в которые радиально входят уплотнительные выступы4 и 5. Эти выступы образуют торцовыецелевые уплотнения 13, 14, 15 и 16камер 11 и 12 сбора протечекВ неподвижном кольце 2 выполненкольцевой коллектор 17 подачи жидкого металла, сообщенный каналами 18с токопередающей камерой б. Камеры7 и 8 возврата сообщены каналами 19 40и 20, выполненными на заданном радиальном уровне относительно токопередающей камеры б, со сборными каналами 21, выходящими в кольцевой сливной коллектор 22, В нижней части неподвижного кольца 2 камеры 11 и 12сбора протечек сообщены с дренажнымиканалами 23, 24 и 25.При работе жидкометаллическоготокосъемного устройства жидкий металл 50(эвтектический сплав натрий-калий,галлий-индий и др,) подается под давлением в коллектор 17 подачи жидкогометалла и по каналам 18 поступает втокопередающую камеру б, Вращаясь,контактный выступ 3 эасчет сил трения приводит во вращение жидкий металл в токопередающей камере б, ко"торый обеспечивает электрический контакт между вращающимся 1 и неподвижным 2 контактными кольцами. Вращаю" 60щийся жидкий металл заполняет такжекамеры 7 и 8 возврата до уровня входа в каналы 19 и 20, Через каналы 19и 20 жидкий металл выходит в каналы65 21 и затем в сливной коллектор 22. Циркулирующий жидкий металл через токосъемную камеру отводит потери, выделяющиеся в токосъеме, Выплески жидкого металла и его подтеки вдоль неподвижных поверхностей камер 7 и 8 возврата за счет каплевидной формы этих камер попадают на контактный выступ 3, приводятся во вращение и цЕнтробежными силами возвращаются в токопередающую камеру б.Подача жидкого металла в токопередающую камеру б под давлением, воздействие центробежных сил на жидкий металл в токопередающей камере и возврат в токопередающую камеру жидкого металла камерами 7 и 8 возврата обеспечивают полное заполнение токопередающей камеры б жидким металлом и тем самым надежный токосъем.Торцовые целевые уплотнения 9 и 10 препятствуют выходу жидкого металла из камер 7 и 8 возврата. Некоторое количество жидкого металла, просочившееся через уплотнение 9 и 10, попадает в камеры 11 и 12 сбора протечек, собирается в этих камерах и сливается через дренажные каналы 23, 24 и 25.Выходу жидкого металла из камер сбора протечек препятствуют уплотнения. 13-16, которые благодаря вращению уплотнительных выступов 4 и 5 возвращают жидкий металл в камеры 11 и 12.Расположение камер возврата с торцовыми щелевыми уплотнениями на одних радиальных уровнях соответственно с камерами сбора протечек и их уплотнениями позволяет уменьшить высоту контактного выступа до двух раэ по сравнению с высотой контактного выступа в известных устройствах . Это обеспечивает уменьшение электрических потерь в контактном выступе также до двух раэ. Одновременно с уменьшением высоты контактного выступа уменьшается его наружный диаметр,что обеспечивает уменьшение его гидродинамических потерь, При уменьшении наружного диаметра контактного выступа на 10 гидродинамические .потери в токосъеме снижаются на 27, так как вид потерь пропорционален кубу диаметра контактного выступа. Наличие в устройстве уплотнительных выступов, входящих радиально в камеры сбора протечек, предотвращает выход жидкого металла из токосъема при описанном выполнении камер возврата и сбора протечек и их уплотнений. Так, например, в известном жидко- металлическом токосъеме, рассчитанном на ток 100 кА и имеющем диаметр контактного выступа 0,65 м, использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить диаметр выступа до 0,605 м и общие потери на 21,729706 Формула изобретения 77 1 д а РУ Тираж 84 НИИПИ Заказ 1295/ сное город, ул, Проектна илиал ППП фПатент Жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее вращающееся кольцо с контактными выступами и обхватывающее его неподвижное контактное кольцо, камеры возврата с тор- цовыми щелевыми уплотнениями и камеры сбора протечек также с торцовыми щелевыми уплотнениями, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью умень.шения электрических и гидродинамичес 10 ких потерь, камеры возврата и их уппотнения выполнены на одних радиальных уровнях соответственно с камерами сбора протечек и их уплотнениями,образованными уплотнительными высту.пами, которыми снабжено вращающеесякольцо, при этом эти выступы входятв камеры сбора протечек.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3546508,кл. 310-219; 1970 (аналог), .2, Патент США М 3211936,кл. 310-178, 1976 (прототип),