Ртутный токосъемник

 

РТУТНЫЙ ТОКОСЪЕМНИК, содержащий неподвижное медное кольцо статора с рабочим желобом, в котором расположена амальгамированная рабочая часть подвижного медного кольца ротора, кольца контактируют через ртуть, при этом нерабочие поверхности колец изолированы от ртути лиофобным покрытием, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления и повьшения надежности контактирования, поверхность желоба статора снабжена твердым пористым покрытием из взаимодействовавших с ртутью медных опилок, при этом поверхность покрытия, обращенная к ротору, повторяет конфигу (Л рацию рабочей части его кольца. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) А

З(51) Н 01 R 39/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6йь;»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3513867/24-07 (22) 24.11.82 (46) 15.05.84. Бюл. К 18 (72) А.В. Ширинских, Г.А. Смирнов, С.П. Бухман, M.È. Григорьева и Н.В. Руденко (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт химических наук

АН КазССР (53) 621.3.047 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 756530, кл. Н 01 R 39/64, 1978.

2. Лапшин С.A. Автомобильная промышленность. 1965, Р 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 котором расположена амальгамированная рабочая часть подвижного медного кольца ротора, кольца контактируют через ртуть, при этом нерабочие поверхности колец изолированы от ртути лиофобным покрытием, о т л и ч а юшийся 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-. g

Р щенная к ротору, повторяет конфигурацию рабочей части его кольца.

1092631

Изобретение относится к электротехнике, а именно к — созданию ртутных токосъемников, и может быть использовано при тензометрических измерениях в процессе осуществления 5 передачи электрических сигналов с 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 (1) .

Недостатком устройства такого типа является необходимость использования значительного количества свободной ртути и постоянного поддержания определенного уровня жидкого

20 . 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- 30 вершенствования.

Известен ртутный токосъемник, содержащий медное амальгамированное кольцо статора и дисковый ротор из латуни, контактирующие через ртуть.

В устройстве используется небольшое количество ртути при соответствующем незначительном расстоянии между статором и ротором (0,1-0,2 мм) (2j .

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 биение колец после сборки токосъемника не удается. 50

Наиболее 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 повышение надежности контактирования.

Поставленная цель достигается тем, что в ртутном токосъемнике, содержащем неподвижное медное кольцо статора с рабочим желобом, в котором расположена амальгамированная рабочая часть подвижного медного кольца ротора, кольца контактируют через ртуть, при этом нерабочие поверхности колец изолированы от ртути лиофобным покрытием, поверхность желоба статора снабжена твердым пористым покрытием из взаимодействовавших с ртутью медных опилок, при этом поверхность покрытия, обращенная к ротору, повторяет конфигурацию рабочей части его кольца.

На фиг. 1-3 показан ртутный токосъемник с различной конфигурацией

его контактной зоны, вертикальный разрез.

Ртутный токосъемник содержит неподвижное медное кольцо 1 статора с рабочим желобом, в котором расположена амальгамируемая рабочая часть подвижного медного кольца 2 ротора.

Кольца 1 и 2 контактируют через ртуть 3.,Нерабочие поверхности колец изолированы от ртути лиофобным покрытием 4, например, путем никелирования поверхностей. Поверхность желоба статора снабжена твердым пористым покрытием 5 из взаимодействовавших с ртутью медных опилок. Поверхность покрытия 5,обращенная к ротору,повторяет конфигурацию рабочей части его кольца 2.

Пористое покрытие 5 желоба является твердой фазой медно-ртутного соединения. Готовят его следующим образ 1 -092631 4 зом. В рабочий желоб изготовленного из меди кольца 1 статора с никелиро- ванной нерабочей поверхностью поме" щают медные опилки, смачивают их

257-ной серной кислотой и заливают в желоб ртуть при весовом соотношении медных опилок к ртути 1:4, при этом медные опилки амальгамируются. После чего кольцо 1 промывают водой для удаления следов кислоты,.высушивают lp фильтрованной бумагой, затем в,желоб вставляют кольцо-форму из неамальгамируемого материала, полностью повторяющего конфигурацию рабочей части кольца 2 ротора и оставляют на сутки, В течение этого времени происходит взаимодействие металлических опилок с ртутью и формирование твер" дого пористого покрытия поверхности желоба в виде медно-ртутного соединения, при этом поверхность покрытия, обращенная к ротору, повторяет конфигурацию контактной части ротора, причем твердая фаза соединения прочно сцеплена с медным кольцом 1 статора, составляя с ним одно целое.

Токосъемник работает следующим образом.

Кольцо-форму извлекают из желоба кольца 1 статора, насыщают ртутью твердое пористое покрытие 5 желоба ! и производят сборку колец 1 и 2, используя медный амальгамированный ротор с никелированной нерабочей поверхностью. Подводимый электрический сигнал передается от вращающегося кольца 2 ротора пленки ртути

3 через пористое покрытие 5 желоба, смоченное ртутью, на кольцо 1 статора или в обратном порядке.

Использование 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 (толщину 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 pasбрызгивания 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 (40X ртути провзаимодействовало с медью, 167 — 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 до о

70-80 С вследствие случайного контакта между рабочими поверхностями статора и ротора. При испытании предлагаемого токосъемника создан преднамеренный контакт твердых поверхностей колец, однако повьш ение 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

20

+us. Р

Составитель N. Кузнецова

Редактор 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-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, 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.