Жидкометаллическое токосъемное устройство

ОП ИСАНИЕизоьевтенияК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 и 790051Опубликовано Дата опублик 72) Автор изобретен Н. Скрипунов(71) Заявител РОЯСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ 54) Ж 1.у;,:;,оложенные в контактно 3 Недостатк ляется нали ческого конт что усложняе цию, а такж металла, нео Цель изоб ности циркул через контак порного устр ти вращенияустройства яв- жидкометаллиым устройством, кцию, эксплуатаобъем жидкого работы.вышение надежщего материала ез внешнего наеличении скоросом известного чие внешнего ура с напори т его констру е увеличивает бходимый для ретения - по яции проводя тный зазор б ойства при ув контакта. Изобретение относится к коммутации вращающихся электрических контактов и может быть использовано в униполярных и других электрических машинах.Известно токосъемное устройство, предназначенное для коммутации с помощью жидкого металла вращающихся и неподвижных контактов, содержащее вращающийся и неподвижный контакты, в зазоре между которыми расположен жидкий металл 1.Однако устройство с кольцевым жид кометаллическим контактом устойчиво работает до сравнительно невысоких (20 - 30 м/с) линейных скоростей вращающего контакта,Известно также устройство, работающее при более высоких скоростях 2.15Однако при повышении скорости жидкий металл начинает вытесняться из межконтактного зазора. При вытеснении жидкого металла из контактной зоны он стремится к перетеканию от периферии к центру и попаданию в неконтактный зазор, а так же в подшипниковые узлы, что нарушает работу устройства или машины, для уменьшения этого перетекания необходимо использовать различные перегородки, ребра и другие элементы, расп м зазоре.Известно также устройство, содержащее вращающийся и неподвижный контакты, контактирующие через жидкий металл, и электромагнитную систему предотвращения утечек жидкого металла.В качестве этой системы использован индуктор магнитного поля, для чего вращающийся контакт выполнен с равномерно распределенными по окружности отверстиями, в которые установлены постоянные магниты. Устройство содержит также внешнее напорное устройство для непрерывной прокачки жидкого металла через контактную10 15 20 25 30 35 ао 45 Указанная цель достигается тем, что в известном жидкометаллическом токосъемном устройстве, содержащем вращающийся и неподвижный контакты, и токопроводяший материал, например жидкий металл, их замыкаюший, а также неконтактный зазор электромагнитной системы предотврашения в него утечек, вращающийся контакт содержит выступы, расположенные по обе стороны его торцов, неподвижный контакт содержит статор, охватываюший выступы и образующий между торцами вращающегося контакта неконтактный зазор электромагнитной системы предотвращения утечек, а также полость, частично заполненную порцией жидкого металла, одна часть полости, расположенная между статором с неконтактным зазором и вращающимся контактом, сообщена с другой частью полости, расположенной между неподвижным и вращающимся контактом, с помощью радиальных отверстий, размешенных по окружности во врашаюшемся контакте,Кроме того, выступы врашающегося контакта содержат кольцевые углубления, которые соединяют радиальные отверстия между собой; во врашаюшемся контакте выполнены осевые отверстия, которые соединяют части полости, расположенные со стороны его торцов; радиальные отверстия расположены между выступами и соединены с осевыми отверстиями; статор снабжен кольцевыми перегородками, которые расположены между выступами врашаюшегося контакта и статором.На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вариант выполнения устройства; на фиг. 3 - разрез А - А на фиг. 2,Токосъемное устройство содержит неподвижный контакт 1 и вращающийся контакт 2, которые замыкаются при помощи токопроводяшего материала, например жидкого металла 3, Неподвижный контакт снабжен статором 4, а вращаюшийся контакт - выступами 5. Статор 4 охватывает выступы 5 и образует с вращающимся контактом неконтактный зазор 6 электромагнитной системы предотврашения утечек, которая содержит индуктор магнитного поля в виде постоянных магнитов, равномерно распределенных по окружности в контакте 2, Полость, образованная статором совместно с неподвижным контактом, частично заполнена порцией жидкого металла 3. Одна часть этой полости 8 между статором 4 и неконтактным зазором 6 и выступом 5 соединена радиальными отверстиями 9 с другой частью 10 этой полости, расположенной на периферии, вращающегося контакта 2. В выступах 5 выполнены кольцевые углубления 11, соединяющие радиальные отверстия 9. Во вращающемся контакте 2 выполнены осевые отверстия 12, соединяющие полости 8, расположенные по обе сто 4роны от вращающегося контакта. Статор 4 содержит кольцевые перегородки 13, расположенные в полости 8. Радиальные отверстия 9 соединены непосредственно с осевыми отверстиями 12.Токосъемное устройство работает следующим образом.В связи с тем, что вращающийся контакт выполнен из немагнитного материала, а в нем расположены постоянные магниты, магнитный поток которых ориентирован параллельно оси вращения контакта, распределение магнитного потока в неконтактном зазоре 6 между статором и врашаюшимся контактом носит периодический характер, Этот период соответствует количеству магнитов. При вращении подвижного контакта происходит также вращение кривой распределения магнитной индукции в зазоре. Таким образом, магнитную индукцию в зазоре можно представить состоящий из постоянной составляющей, которая неподвижна в пространстве, и гармонических составляющих, врашаюшихся с той же угловой скоростью,В полость, образованную статором с неподвижным контактом, заливают порцию жидкого металла. При вращении контакта до критической скорости жидкий металл занимает устойчивое положение в форме кольца в полости 10. При достижении критической скорости жидкий металл начинает вытесняться из контактного зазора, перемешается к оси вращения и попадает в полость 8. При движении по поверхности статора жидкий металл 3 попадает в зону действия врашаюшегося магнитного поля индуктора 7. В результате взаимодействия врашающегося магнитного поля с жидким метал - лом возникают электромагнитные процессы, подобные процессам в короткозамкнутом роторе двигателя асинхронного типа. Под действием электромагнитного вращаюшегося момента жидкий металл начинает вращаться, возникает центробежная сила, под действием которой жидкий металл отбрасывается из зоны действия вращающегося магнитного поля и попадает на внутреннюю поверхность выступов 5. По радиальным отверстиям 9 жидкий металл уже под действием центробежной силы вращающегося контакта попадает в контактную зону, в полость 10 и коммутирует контакты 1 и 2,Путь жидкого металла показан на фиг. 1 и 2 стрелками.Для того, чтобы жидкий металл, отброшенный на выступы, надежнее попадал в радиальные отверстия, на выступах со стороны полости 8 выполнены углубления 11, соединяющие радиальные отверстия и улучшающие сток жидкого металла к ним.Для того, чтобы обеспечить симметрию объема жидкого металла, обтекающего вра 790051Формула изобретения щающийся контакт с двух сторон по контактному зазору, во вращающемся контакте выполнены осевые отверстия 12, соединяющие полости 8 и углубления 11, расположенные по обе стороны контакта и, следовательно, уравнивающие объемы жидкого металла, находящиеся в каждом углублении,Для упрощения конструкции радиальные отверстия соединяют непосредственно с осевыми, как показано на фиг, 2, что делает их общими для обоих полостей.Чтобы при остановке вращающегося контакта исключить сток жидкого металла в неконтактный зазор, на торцах статора выполнены кольцевые перегородки, расположенные в полости между выступом и статором.Устройство может работать не только на жидком металле, но и при использовании других электропроводяших материалов, например твердометаллических, представленных в виде металлического порошка, гранул или зерен. Токосъемное устройство обеспечивает повышение надежности циркуляции проводящего материала через контактный зазор без внешнего напорного устройства и расширяет при этом диапазон скоростей вращающегося контакта. Этот эффект достигается использованием электромагнитной системы предотвращения утечек в неконтактный зазор с сочленением элементов вращающегося и неподвижного контактов, позволяющих получить внутренний замкнутый контур для потока жидкого металле. Этот контур может быть использован при заполнении устройства порцией металлического порошка, что расширяет ассортимент проводящих материалов в зависимости от области применения устройства, условий его эксплуатации. 1. Жидкометаллическое токосъемное устройство, содержащее вращающийся и неподвижный контакты, токопроводящий материал, например жидкий металл, их замыкающий, и электромагнитную систему предотвращения утечек токопроводящего 5 10 15 20 25 30 35 40 4 э материала, имеющую неконтактный зазор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности циркуляции проводящего материала через контактный зазор без внешнего напорного устройства при увеличении скорости вращения контакта, вращающийся контакт снабжен выступами, которые расположены по обе стороны от его торцов, неподвижный контакт содержит статор, который охватывает упомянутые выступы, а неконтактный зазор электромагнитной системы предотвращения утечек расположен между статором и торцами врагцающегося контакта, при этом между неподвижным контактом со статором и подвижным контактом образована полость, которая частично заполнена токопроводящим материалом, часть этой полости, расположенная между статором, неконтактным зазором и каждым из торцов вращающегося контакта, сообщена с другой частью этой полости, которая расположена между неподвижным и вращающимся контактами, с помощью радиальных отверстий, которые размещены по окружности во вращающемся контакте.2. Устройство по п, 1, отли чающееся тем, что выступы вращающегося контакта содержат кольцевые углубления, которые соединяют упомянутые радиальные отверстия между собой.3. Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся тем, что во вращающемся контакте выполнены осевые отверстия, которые соединяются части полости, расположенные со стороны его торцов.4. Устройство по пп. 1, 2 и 3, отличающееся тем, что радиальные отвЕрстия расположены между выступами и соединены с осевыми отверстиями.5. Устройство по пп, 1, 2, 3 и 4, отличающееся тем, что статор снабжен кольцевыми перегородками, которые расположены между выступами вращающегося контакта и статором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Бертинов А. И. и др. Униполярные электрические машины, М., Энергия, 19662. Авторское свидетельство СССР389589, кл. Н 01 й 39/00, 1974.3. Авторское свидетельство СССР по заявке2458083 24 - 07, кл. Н 01 К 39/00, 1977.