Ртутный токосъемник

) 01) р Н 01 К 39/30 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ордена Трудового Красного Знамени институт химических наук АН КазССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 756530, кл. Н 01 К 39/64, 1978.2. Лапшин С.А. Автомобильная промышленность. 1965, 9 5, с. 35-37.3. Смирнов Г,А., Андрущук В.В. Труды Ленинградского политехнического института. 1966, 267, с. 93-95, (прототип).(54) (57) РТУТНЫЙ ТОКОСЪЕМНИК, содержащий неподвижное медное кольцо статора с рабочим желобом, в которомрасположена амальгамированная рабочая часть подвижного медного кольцаротора, кольца контактируют черезртуть, при этом нерабочие поверхности колец изолированы от ртутилиофобным покрытием, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения изготовления и повышения надежности контактирования, поверхность желоба статора снабжена твердым пористым покрытием из взаимодействовавших с ртутью медных опилок,при этом поверхность покрытия, обра-.щенная к ротору, повторяет конФигурацию рабочей части его кольца.Изобретение относится к электротехнике, а именно к - созданиюртутных токосъемников, и может бытьиспользовано при тензометрическихизмерениях в процессе осуществления 5передачи электрических сигналовс вращающихся на неподвижные элементы системы.Известен ртутный токосъемник,со" держащий неподвижный кольцевой контакт, статор с желобком - камерой и подвижный кольцевой контакт, ротор, электрический контакт между которыми осуществляет слой ртути, заполняющий желобок отатора 11 .15Недостатком устройства такого типа является необходимость использования значительного количества свободной ртути и постоянного поддержания определенного уровня жидкого20 , металла. В динамическом режиме работы таких токосъемников происходит разбрызгивание ртути, механический выброс ее из контактной зоны в окружающее пространство, все это способствует нарушению стабильности и точности подаваемых сигналов., создает неудобства в обращении с известными устройствами. Для предотвращения выброса ртути необходимы различные усо вершенствования.Известен ртутный токосъемник, содержащий медное амальгамированное кольцо статора и дисковый ротор излатуни, контактирующие через ртуть. В устройстве используется небольшое количество ртути при соответствующем незначительном расстоянии между статором и ротором (0,1-0,2 мм) 2 .Однако подобные токосъемники требуют высокой степени точности изготовления контактных колец и установки их на валу вращения с целью исключения соприкосновения твердых вращающихся рабочих элементов колец, что усложняет процесс изготовления токосъемника, при этом полностью устранить радиальное и торцовое бие. ние колец после сборки токосъемника не удается. 50Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ртутный токосъемник, содержащий неподвижное медное кольцо статора с амальгамированным рабочим желобом, .в котором расположена амальгамированная рабочая часть подвижного медного кольца ротора, кольца контактируют через ртуть, при этом все нерабочие поверхности колец изолированы от ртути лиофобным покрытием путем никелирования 3 .Недостатками известного устройства являются сложность и трудоемкость изготовления колец и их сборки, неудобство процесса амальгамации,связанного с механическим натиранием рабочей поверхности раствором соли ртути, невозможность поддержания в контактной зоне оптимальной по толщине пленки ртути вследствие расхода жидкого металла на реакцию взаимодействия с медью, что создает ненадежность контакта между статором и ротором.Цель изобретения - упрощение изготовления токосъемника и повышениенадежности контактирования,Поставленная цель достигаетсятем, что в ртутном токосъемнике,содержащем неподвижное медное кольцостатора с рабочим желобом, в которомрасположена амальгамированная рабо"чая часть подвижного медного кольцаротора, кольца контактируют черезртуть, при этом нерабочие поверхностиколец изолированы от ртути лиофобным покрытием, поверхность желобастатора снабжена твердым пористымпокрытием из взаимодействовавшихс ртутью медных опилок, при этомповерхность покрытия, обращеннаяк ротору, повторяет конфигурациюрабочей части его кольца.На фиг. 1-3 показан ртутный токосъемник с различной конфигурациейего контактной зоны, вертикальныйразрез.Ртутный токосъемник содержит неподвижное медное кольцо 1 статора срабочим желобом, в котором расположена амальгамируемая рабочая частьподвижного медного кольца 2 ротора.Кольца 1 и 2 контактируют черезртуть З.,Нерабочие поверхности колецизолированы от ртути лиофобным покрытием 4, например, путем никелирования поверхностей; Поверхность желобастатора снабжена твердым пористымпокрытием 5 из взаимодействовавшихс ртутью медных опилок. Поверхностьпокрытия 5,обращенная к ротору,повторяет конфигурацию рабочей части егокольца 2. Пористое покрытие 5 желоба является твердой фазой медно-ртутного соединения. Готовят его следующим обраИспользование предлагаемого устройства устраняет необходимость регламентировать осевое и радиальное биение контактных колец 1 и 2, строго контролировать зазор между кольцами статора и ротора, минимальное расстояние между ними, устанавливающееся в процессе формирования покрытия 5 в виде медно-ртутного соединения в присутствии кольца-формы, а хорошая смачиваемость ртутью твердой фазы соединения, способствующая повышению прочности сцепления жидкого металла с рабочей поверхностью кольца, обеспечивают надежный контакт между вращающимся и неподвижным кольцами. Ртуть легко насыщает пористое покрытие 5 (толщи 55 зом, В рабочий желоб изготовленногоиз меди кольца 1 статора с никелиро-ванной нерабочей поверхностью поме"щают медные опилки, смачивают их253-ной серной кислотой и заливаютв желоб ртуть при весовом соотношениимедных опилок к ртути 1:4, при этоммедные опилки амальгамируются. Послечего кольцо 1 промывают водой дляудаления следов кислоты,.высушивают 1 Офильтрованной бумагой, затем в,желобвставляют кольцо-Форму из неамальгамируемого материала, полностьюповторяющего конфигурацию рабочейчасти кольца 2 ротора и оставляют насутки, В течение этого времени происходит взаимодействие металлическихопилок с ртутью и формирование твер"дого пористого покрытия поверхностижелоба в виде медно-ртутного сое Одинения, при этом поверхность покрытия, обращенная к ротору, повторяетконфигурацию контактной части ротора,причем твердая фаза соединения прочно сцеплена с медным кольцом 1 статора, составляя с ним одно целое,Токосъемник работает следующимобразом.Кольцо-форму извлекают из желобакольца 1 статора, насыщают ртутьютвердое пористое покрытие 5 желобаи производят сборку колец 1 и 2,используя медный амальгамированныйротор с никелированной нерабочейповерхностью. Подводимый электрический сигнал передается от вращающегося кольца 2 ротора пленки ртути3 через пористое покрытие 5 желоба,смоченное ртутью, на кольцо 1 статора или в обратном порядке,ну его можно изменять в широком пределе), присутствуя на его поверхности в виде тонкой пленки 3, удержи вающейся силами межмолекулярного сцепления, потому в динамическом режиме работы токосъемника практически исключается возможность разбрызгивания ртути, причем смесь из твердой фазы и ртути играет роль смазки между рабочими поверхностями колец 1 и 2 при их случайном соприкосновении: формирование твердой фазы медно-ртутного соединения в контактной зоне кольца статора улучшает условия эксплуатации токосъемника и повышает надежность его работы.Сравнительными испытаниями известного и предлагаемого токосъемников установлено следующее.Известный токосъемник - прототип с амальгамированной гладкой поверхностью рабочего желоба кольца статора проработал 710 ч, разрыв контакта обусловлен исчезновением свободной ртути в зоне контакта (407 ртути провзаимодействовало с медью, 163 - выброшено из зоны центробежной силой).Предлагаемый токосъемник, содержащий покрытие желоба в виде твердой фазы медно-ртутного соединения, после 1500 ч работы остается работоспособным.В процессе испытания известного токосъемника в одном случае зафиксировано повышение температуры доо70-80 С вследствие случайного контакта между рабочими поверхностями статора и ротора. При испытании предлагаемого токосъемника создан преднамеренный контакт твердых поверхностей колец, однако повьшение температуры не произошло, поскольку смоченная ртутью твердая фаза покрытия играет роль смазки между трущимися поверхностями колец.В известном токосъемнике наблю" дается разбрызгивание ртути, которая в виде мелких капель осаждается на близлежащие нерабочие поверхьости токосъемника. В рассматриваемом токосъемнике разбрызгивания практически не происходит вследствие более прочного сцепления ртути с поверхностью твердой фазы, что в целом улучшает надежность и условия эксплуатации токосъемника.1092631 10 15 20 Составитель М. КузнецоваРедактор В. Ковтун Техред М.Тепер Корректор С. Шекмар Заказ 3268/39 Тираж 591 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4 В стационарных условиях на поверхность медного образца наносят слой ртути, которая "исчезает" в течение 20 ч (60 мг/см) в результате взаимодействия с медью. Такое же коЛичество ртути, нанесенное на поверхность образца, содержащего сформированную твердую фазу медно-ртутного соединения, не исчезает полностью и через 5000 ч указывая на химическую инертность твердой фазы по отношению к ртути,Изготовление колец предлагаемого трцщЬемника исключает необходимость тщательной обработки рабочей поверхности кольца, в кольцах же известного токосъемника требуется высокая степень точности обработки поверхности, а также установки их на валу вращения во избежание возможных перекосов. Формирование твердой фазы медно-ртутного соединения (покрытия) существенно упрощает процесс подготовки кольца к эксплуатации, в то время как амальгамация колец в известном токосъемнике со-. пряжена с определенными трудностями и нуждается в особых мерах предосторожности (ртутные соли ядовиты), кроме того нужен соответствующий навык, так как необходимо механически обрабатывать труднодоступные узкие каналы кольца статора.В целом использование предлагаемого токосъемника упрощает технологию его изготовления, повышает надежность контактирования, продлевает срок его службы.