Жидкометаллическое токосъемное устройство

(23) Приоритет 3 Ъоудвротоеиный комитет СССР ао аелове изобретений и открытий(71) Заявитель 54 ) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКООЬЕМНОЕУСТРОЙСТВО 1Изобретение касается коммутации вращающихся электрических контактов и может быть использовано в униполярных машинах и турбогенераторах с контактными кольцами на роторе,Известны жидкометаллические токо- съемные устройства (ЖТУ) кольцевого типа, предназначенные для съема тока с вращающегося ротора униполярных машин 1 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 2электрода и прилегающей к нему поверхности неподвижного электрода. Эффективность работы уплотнения повышается, если в зоне расположения канавок обеспечено радиальное течение жидкости от центра вращения к перифериипод действием развиваемого уплотнением напора, С этой целью в устройстве предусмотрен замкнутый контур са"моциркуляции жидкого металла. Контурвыполнен в виде внешнего трубопровода с подводящими и отводящими патрубками, вентилями для регулированиягидравлического сопротивления тракта,теплообменниками 121,Наличие такого контура усложняетконструкцию токосъемного устройства,поскольку для уменьшения гидравлического сопротивления тракта на входе и выходе из рабочего зазора приходится выполнять большое количествоотверстий, патрубков и других конструктивных элементов, увеличивающихзанимаемый токосъемным устройствомФормула изобретения 55 объем, усложняющих его эксплуатациюи конструкцию машины в целом,Цель изобретения - упрощение конструкции токосъемного устройства иповышение его эффективности.Указанная цель достигается тем,что замкнутый контур выполнен в аидеторроидального кольцевого объема,образованного пазухой в неподвижномэлектроде, прилегающей к вращающемуся электроду и, установленным в нейсоосно, кольцом, соединенным с неподвижным электродом,Для охлаждения жидкого металлаи электродов кольцо можно выполнитьполым и пропускать через его внутреннюю полость хладагент.На чертеже показан вариант выполнения токосъемного устройства.Устройство содержит вращающийсяэлектрод 1, неподвижный электрод 2,кольцевой рабочий зазор 3 между ними,заполняемый жидким металлом через отверстие ч, уплотнения для предотвращения выхода металла из зоны скользящего контакта, Уплотнения имеют расположенные под углом к радиальному направлению канавки 5 и б, выполненныена обращенных друг к другу поверхностях электродов, и канавки 7, выполненные на поверхности прилегающего к подвижному электроду металлического кольца 8, установленного сооснов пазухе 9 в неподвижном электродеи соединенного с ним; например, с помощью стержней в нескольких местах(элементы крепления кольца не показаны). Кольца 8 выполнены полыми ичерез их внутренние полости 10 прокачивается вода для охлаждения жидкого металла и .электродов.Токосъемное устройство работаетследующим образом,Через отверстие 1 в зазоре 3 заливают расчетное количество жидкого металла. При вращении электрода 1 онпод действием развиваемого уплотнениями радиального давления, а такжеосевой составляющей давления жидкости в зазоре 3 начинает циркулироватьв зазоре между кольцом 8 и прилегающими поверхностями неподвижного иподвижного электродов, омывая поверхность кольца 8 по контуру его сечения, При этом непрерывной подачи металла извне не требуется, так какобеспечивается самоциркуляция металла. Надежность предлагаемого токо 5 10 15 20 25 30 35 40 съемного устройства так же высока,как и у известного 1 2 1, поскольку внем действуют те же основные факторы,определяющие устойчивость течения жид-кости: наличие радиального расходажидкости в зоне расположения канавок,гашение избыточного давления в жидкости на выходе уплотнения отводом еев замкнутый контур. Вместе с тем устройство имеет следуюцие преимущества:устранен внешний жидкометаллическийкон .Ур со вспомогательными элементами, что уменьшает занимаемый устройством объем, упрощает его эксплуатацию и конструкцию машины; сведен кминимуму объем используемого жидкогометалла; сведено к минимуму гидравлическое сопротивление замкнутогоконтура, поскольку вход в уплотнениеи выход из него, сам контур представляют собой кольцевые цели минимальнойпротяженности, это позволяет снизитьнеобходимую величину развиваемогоуплотнением напора за счет его упрощения (сокращение числа канавок, ихдлины, глубины, увеличения зазорамежду выступами подвижного и неподвижного электродов); отсутствует воэможность разрыва скользящего контакта за счет возможного перебоя в подаче жидкого металла из контура егосамоциркуляции в контактную зону(из-за наличия воздушных пробок, разрыва струй и пр.). В предлагаемомустройстве замкнутый контур одновременно является контактной зоной, чтоисключает в принципе возможность разрыва скользящего контакта по указанной причине, Кроме того, в предлагаемом устройстве за счет замкнутогоконтура увеличиваются и контактныеповерхности. 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 токосъемноеустройство, содержащее вращаюцийся82 Б 1 г ИИПИ Заказ 9232/70 Тираж 630 Подписное Филиал ППП "Патент", г. 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 са" моциркуляции 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 кольцевогообъема, образованного пазухой в неподвижном электроде, прилегающей к вращающемуся электроду и, установленным е 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 кольцовыполнено полым и его внутренняя полость сообщается с системой подачихладагента. щ Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Бертиков А,И. и др, Униполярные электрические маыины. И,-Л.,"Энергия", 1966.15 2. Авторское свидетельство СССРй 729704, кл. Н 01 К 39/30, 1980.