Жидкостное токосъемное устройство

 

Использование: в электротехнике, в подводах электрического тока к вращающимся частям электрических машин и аппаратов . Сущность изобретения: устройство состоит из вращающегося цилиндрического электрода, неподвижного электрода, жидкометаллического контакта, кольцевых постоянных магнитов, кольцевых магнитопроводов, неэлектропроводной магнитной жидкости , дополнительных колец, основных колец, штифтов, штуцеров, защитной жидкости , а также содержит лопатки, соединительные отверстия и установочные отверстия, выполненные на дополнительных кольцах, и радиальные лопатки, установочные отверстия, выполненные на основных кольцах. Магнитное поле, созданное постоянными магнитами, удерживает жидкометаллический контакт и неэлектропроводную жидкость в зоне лопаток вокруг вращающегося электрода. Пространство между контактом и неэлектропроводной жидкостью заполнено защитной жидкостью . Электрический ток с неподвижного электрода на вращающийся электрод передается по жидкометаллическому контакту. 5 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 R 39/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765287/07 (22) 05.12.89 (46) 30.08.92. Бюл. ¹ 32 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А. К. Борисюк и В. В. Мудрицкий (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 790051, кл. Н 01 R 39/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 920916, кл, Н 01 R 39/00, 1980. (54) ЖИДКОСТНОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Использование: в электротехнике, в подводах электрического тока к вращающимся.частям электрических машин и аппаратов. Сущность изобретения: устройство состоит из вращающегося цилиндрического электрода, неподвижного электрода, жидкометаллического контакта, кольцевых поИзобретение относится к электротехнике и предназначено для подвода электрического тока к вращающимся частям электрических машин и аппаратов, Известно токосьемное устройство с жидкометаллическим контактом, состоящее из вращающегося цилиндрического контакта, сопла, закрепленного на корпусе электрической машины, в состав которой входит токосъемное устройство. насадки сопла, выполненной в виде цилиндрической втулки и прижимающейся к вращающемуся контакту упругим элементом. Сопло и насадка заполнены жидким металлом и составляют неподвижный контакт.

При работе устройства жидкий металл, попадая в полость насадки, обращенную к ротору, стремится отжать ее от ротора. На. Ж„„1758740 А1 стоянных магнитов, кольцевых магнитопроводов, неэлектропроводной магнитной жидкости, дополнительных колец, основных колец, штифтов, штуцеров, защитной жид кости, а также содержит лопатки, соединительные отверстия и установочные отверстия, выполненные на дополнительных кольцах, и радиальные лопатки, установочные отверстия, выполненные на основных кольцах. Магнитное поле. созданное постоянными магнитами, удерживает жидкометаллический контакт и неэлектропроводную жидкость в зоне лопаток вокруг вращающегося электрода. Пространство между контактом и неэлектропроводной жидкостью заполнено защитной жидкостью. Электрический ток с неподвижного электрода на вращающийся электрод передается по жидкометаллическому контакту. 5 ил. садка, свободно установленная на конце сопла, под действием жидкого металла может перемещаться вдоль сопла, при этом зазор между насадкой и ротором определяется давлением жидкого металла и жесткостью упругого элемента.

Недостаток известного токосьемного устройства заключается в значительном расходе жидкого металла, который смачивает поверхность вращающегося цилиндрического контакта, захватывается вращающимся контактом, а затем, вследствие действия центробежных сил, срывается с его поверхности. Расход жидкого металла возрастает с увеличением угловой скорости вращающегося цилиндрического контакта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является то1758740 касъемное устройство, содержащее неподвижный электрод, выполненный в виде стакана, вращающийся электрод в виде хвостовика вала, два уппотнителя, которые расположены внутри неподвижного электрода и охватывают подвижный. Между уплотнениями находится защитная жидкость из класса аминоспиртар. Полость неподвижного электрода;ограниченная хвостовиком вала и уплотнением, заполнена жидким металлом, представляющим собой сплав на основе галлия, С неподвижным электродом соединены два штуцера, предназначенные для заливки жидкого сплава и защитной жидкости.

Передача тока от неподвижного к вращающемуся электроду осуществляется через жидкометаллический контакт.

Защитная жидкость предназначена для надежной защиты жидкого металла от воздействия внешней среды.

Недостаток токосьемного устройства заключается в его невысоких эксплуатационных характеристиках — низкой надежности и значительному расходу защитной жидкости. Указанный недостаток объясняется наличием уплотнений и низкой вязкостью защитной жидкости, Уплотнения, расположенные на вращающемся электроде, не обеспечивают достаточной герметич-. ности в пространствах между ними, Поэтому происходит черезмерная утечка защитной жидкости и смешивание защитной жидкости с жидким металлом, Кроме того, наличие уплотнений сальникового типа ограничивает скорость вращения подвижного контакта.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик путем повышения надежности и допустимых угловых скоростей вращения подвижного электрода.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что жидкостное токосьемное устройство снабжено двумя кольцевыми постоянными магнитами, прилегающими одноименными полюсами к торцам неподвижного электрода, а у противоположных полюсов магнитов установлено по одному кольцевому магнитопроводу, внутри каждого постоянного магнита в защитной жидкости установлено кольцо. имеющее с обоих торцов радиально направленные лопатки. упирающиеся с одной стороны в кольцевой мэгнитопровод, с другой — в неподвижный электрод, внутри каждого указанного кольца концентрично установлено и соединено с ним дополнительное кольцо с радиальными отверстиями и лопатками по торцам, внешняя образующая которых выполнена под углом к цилиндрическои образующеи кольца, а их внутренние поверхности охватывают вращающийся электрод, вращающийся и неподвижный электроды и дополнительное кольцо выполнены из магнитного материала, между внутренним торцом каждого магнитопровода, обращенными к нему лопатками основных колец и внешней поверхностью лопаток дополнительных колец размещена неэлект5

10 ропроводная магнитная жидкость, а жидкометалпический контакт выполнен магнитопроводным, Улучшение эксплуатационных характе15 ..ристик устройства достигается тем, что в данном устройстве его надежность повышается устранением сальниковых уплотнений и заменой их магнитожидкостными, а эксплуатационные расходы уменьшаются уст20 ранением утечек защитной жидкости и жидкого металла, С этой целью жидкометаллический контакт выполнен магнитопроводным, в качестве уплотняющего материала применена неэлектропроводная магнитная

25 жидкость на основе соединений, не взаимодействующих с защитной жидкостью. а не- подвижный электрод, кольцевые магнитопроводы, вращающийся электрод и дополнительные кольца составляют единый

30 мэгнитопровод устройства, в котором источником магнитного поля, удерживающего жидкометаллический контакт и неэлектропроводную магнитную жидкость, являются кольцевые постоянные магниты. Для увели35 чения надежности работы за счет предотвращения смешивания неэлектропроводной магнитной жидкости, жидкометаллического контакта и защитной жидкости в устройстве введены основные и дополнительные коль40 ца. Основные кольца имеют с обоих торцов радиально направленные лопатки, упирающиеся с одной стороны в кольцевой магнитопровод, с другoA — в неподвижный электрод и выполняют функцию успокоите45 лей защитной жидкости, Основные кольца являются фиксаторами дополнительных колец. Дополнительные кольца имеют радиальные отверстия и лопатки по торцам, внешняя образующая которых выполнена

50 под углом к цилиндрической поверхности кольца, а их внутренние поверхности охватывают вращающийся электрод, Лопатки своими кромками создают высокий градиент магнитного поля у поверхности враща55 ющегося электрода, посредством чего удерживаются и формируются объемы неэлектропроводной магнитной жидкости и жидкометаплического контакта.

На фиг. 1 представлено сечение устройства в вертикальной плоскости; на фиг. 2 —, 1758740 на основе галлия. С обеих сторон неподвиж30

55 основное кольцо, вид по оси устройства; на фиг. 3 — то же, вид сбоку; на фиг. 4 — дополнительн0е кольцо. вид по оси устройства; на фиг, 5 — то же, вид сбоку.

Жидкостное токосьемное устройство состоит из вращающегося цилиндрического электрода 1, неподвижного электрода 2, жидкометаллического контакта 3, кольцевых постоянных магнитов 4 и 5, кольцевых магнитопроводов 6 и 7, неэлектропроводной магнитной жидкости 8, дополнительных колец 9 и 10, основных колец 11 и 12, штифтов 13, штуцеров 14 и 15 защитной жидкости

16.Дополнительные кольца 9. 10 содержат лопатки по торцам 17, 18, систему соединительных отверстий 19 и установочные отверстия 20. Основные кольца 11 и 12 содержат радиально направленные лопатки

21 и 22, а также установочные отверстия 23, Между вращающимся электродом 1 и охватывающим его неподвижным электродом 2 помещен магнитопроводный жидкометаллический контакт 3, в качестве которого применена суспензия высокодисперсного магнитного порошка s расплаве ного электрода 2 установлены одноименными полюсами к нему постоянные магниты 4 и 5, к противоположным поверхностям которых примыкают кольцевые магнитопроводы 6 и 7. Между кольцевыми магнитопроводами 6 и 7 и вращающимся электродом 1 помещена неэлектропроводная магнитная жидкость 8, Основные кольца 11 и 12 расположены по обе стороны неподвижного электрода 2, каждое из них охватывает одно из дополнительных колец 9 или 10 и соединены с ними при помощи штифтов 13 в установочных отверстиях 20 и 23. Лопатки

17 и 18 по торцам дополнительных колец 9, 10 расположены параллельно образующей поверхности вращающегося электрода 1, причем лопатки 17 находятся в неэлектропроводной уплотняющей магнитной жидкости 8, а лопатки 18 — в жидкометаллическом контакте 3. Радиально направленные лопатки 21 основных колец 11, 12 упираются в неподвижный электрод, а лопатки 22 в кольцевые магнитопроводы 6 и 7. Пространство между вращающимся электродом 1, неподвижным электродом 2, постоянными магнитами 4, 5 и кольцевыми магнитопроводами

- 6 и 7 заполнены защитной жидкостью 16. В неподвижном электроде 2 имеются отверстия, в которых установлены штуцеры 14 и

15.

В работающем жидкостном токосъемном устройстве электрический ток с вращающегося электрода 1 передается к неподвижному электроду 2 через жидкоме5

25 таллический контакт 3, удерживаемый магнитным полем постоянных магнитов 4 и 5, Магнитное поле постоянных магнитов 4 и 5 замыкается через неподвижный электрод 2. вращающийся электрод 1 и параллельно через дополнительные кольца 9, 10, неэлектропроводную магнитную жидкость 8 и кольцевые магнитопроводы 6, 7. Лопатки 17 и 18 колец 9 и 10 создают высокоградиентное магнитное поле по краям жидкометаллического контакта 3 и магнитной жидкости

8, предотвращая их вращательное движение и увеличивая площадь контакта с вращающимся электродом 1. Лопатки 21 и 22 колец 11 и 12 предотвращают вращательное движение защитной жидкости 16, а соединительные отверстия 19 колец 9 и 10 дают возможность заполнения защитной жидкостью 16 пространства между кольцами 9, 10 и вращающимся электродом 1.

Изобретение позволяет повысить надежность устройства и уменьшить эксплуатационные расходы.

Формула изобретения

Жидкостное токосьемное устройство, содержащее вращающийся цилиндрический электрод. охватывающий его неподвижный электрод и расположенный между ними жидкометаллический контакт, защитнуюжидкость, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем повышения надежности и допустимых угловых скоростей, устройство снабжено двумя кольцевыми постоянными магнитами, прилегающими одноименными полюсами к торцам неподвижного электрода, а у противоположных полюсов магнитов установлено по одному кольцевому магнитопроводу. внутри каждого постоянного магнита в защитной жидкости установлено кольцо, имеющее с-обоих торцов радиально направленные лопатки, упирающиеся с одной стороны в кольцевой магнитопровод, с другой — в неподвижный электрод, внутри каждого указанного кольца концентрично установлено и соединено с ним дополнительное кольцо с радиальными отверстиями и лопатками по торцам, внешняя образующая которых выполнена под углом к цилиндрической образующей кольца, а их внутренние поверхности охватывают вращающийся электрод, вращающийся и неподвижные электроды и дополнительное кольцо выполнены из магнитного материала, между внутренним торцом каждого магнитопровода, обращенными к нему лопатками основных колец и внешней поверхностью лопаток до1758740 полнительных колец размещена незлектропроводная магнитная жидкость, а жидко21

f9

1б

Фиг.2 металлический контакт выполнен магнитопроводным.

1758740

9,10

Фиг. Ф

Составитель А.Борисюк

Техред М.Моргентал

Редактор М.Циткина

Корректор Н.Тупица

Заказ 3005 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101