Патент ссср 430456

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ » 430456

Союз Советских оциалистимеских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 28.02.73 (21) 1888776/24-7 (51) М. Кл. Н 01" 39/39 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изаоретений и атнрь1тий (32) Приоритет

Опубликовано 30.05.74. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 23.10.74 (53) УДК 621.313.047.69 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Бертинов, Б. Л. Алиевский и Б. А. Базарнов им. Серго Орджоникидзе

".1 1 Б (71) Заявитель (54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к токосъемным устройствам с автоматическим заполнением межэлектродного зазора жидким металлом при вращении ротора, применяющимся предпочтительно в униполярных электрических машинах большого тока.

Известно токосъемное устройство, содержащее эксцентрично расположенные кольцевые электроды, зазор между которыми соединен снизу с неподвижным резервуаром, заполненным жидким металлом. При вращении ротора электродом устройство действует как насос, который втягивает жидкий металл в межэлектродный зазор. При остановке ротора жидкий металл стекает вниз и по каналу в неподвижном электроде попадает в резервуар.

Недостатком известного устройства является то, что во время работы контакта на ротор действует односторонняя боковая сила, возникающая в эксцентричном зазоре. Сила может достигать большой величины и снижать рабо- оспособность конструкции. Эвакуация жидкого металла из ме>кэлектродного зазора при остановке ротора происходит под действием силы тяжести. Если устройство изменит положение в пространстве, то жидкий металл не сможет попасть в резервуар и останется в межэлектродном зазоре.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, Это достигается благодаря тому, что резервуары выполнены в роторе и соединены с внутренним кольцевым углублением каналами, расположенными на периферии кольцевого углубления и резервуаров.

На чертеже представлен вариант жидкометаллического токосъемного устройства.

Токосъемное устройство состоит из неподвижного кольцевого электрода 1 и вращающегося электрода-ротора 2. На роторе выполнен кольцевой выступ 3, содержащий внутреннее кольцевое углубление 4 для жидкого металла.

В роторе имеется несколько резервуаров 5, заполненных через отверстие 6 жидким ме15 таллом. Отверстия могут располагаться с боку ротора. Они закрыты шариками 7, прижатыми пружинами 8. Вместо шариков для запирания отверстий могут быть использованы заглушки с резьбой и сферической или конической поса20 дочной поверхностью. В этом случае резьбовое поджатие заглушек к уплотняемой повер"ности может сочетаться с поджатием пружинами. Свободная поверхность жидкости находится в каналах 9, соединяющих резервуары

25 с кольцевым углублением, Канал имеет несмачиваемую жидким металлом поверхность (например, из фторопласта). В роторе выполнено только по одному каналу от каждого резервуара. Это исключает неустойчивость

30 жидкости, которая могла бы возникнуть в не3 скольких каналах, сообщающихся между собой через резервуар. Резервуары расположены ближе к оси ротора, чем уровень свободной поверхности жидкости во внутреннем кольцевом углублении при номинальной скорости вращения ротора, а их суммарный оо ьем равен примерно объему углубления.

В предлагаемом токосъемном устройстве жидкий металл удерживается в резервуарах давлением, действующим на свободную поверхность металла со стороны внешней среды.

Жидкость заполняет резервуары так, чтобы ее свободная поверхность находилась в каналах, соединяющих их с кольцевым углублением в роторе. Диаметр каналов невелик, поэтому поверхностные силы обеспечивают необходимую устойчивость свободной поверхности жидкости. Так как каналы имеют несмачиваемую поверхность, то поверхностные силы дополнительно способствуют удержанию жидкого металла в резервуарах и не дают растекаться жидкости по стенам каналов. В устройстве нет эксцентрично расположенных кольцевых электродов, поэтому в нем нет условий для возникновения односторонней боковой силы, действующей на ротор.

В неподвижном роторе 2 свободная поверхность жидкого металла находится в канале 9 на уровне А — А. При вращении ротора на жидкий металл действует центробежная сила, которая выдавливает жидкость из резервуаров 5 в кольцевое углубление 4. Свободная поверхность жидкости в кольцевом углублении устанавливается на уровне Б — Б, и жидкий металл замыкает электричсскую цепь между вращающимися ротором 2 и неподвижным электродом 1. B резервуарах 5 свободная поверхность жидкого металла устанавливается на уровне  — В, а освободившаяся от жидкости часть резервуаров заполнена парами жидкого металла. Так как давление паров

430456 жидкого металла в резервуарах при умеренных температурах (менее 300 С) намного меньше некоторого избы гочного (по отношению к атмосферному) давления газообразной

5 среды, окружающсй устройство, то между уровнями Б — Б и  — В имеется перепад давления, который стремится внутрь вернуть жидкость в резервуары. При вращении ротора этот перепад давлений уравновешивается раз10 ностью уровней Б — Б и  — В (уровень Б — Б находится на небольшом радиусе). При замедлении вращения ротора центробежные силы уменьшаются, а разность уровней Б — Б и

 — В увеличивается. При определенной ско15 рости вращения контакт размыкается. Дальнейшее уменьшение скорости вращения ротора приводит к тому, что жидкость вновь заполняет резервуары.

Устройство может быть применено не толь20 ко в униполярных генераторах, в том числе импульсных, но и в двигателях. В последнем случае необходима первоначальная раскрутка ротора, например, с помощью твердых щеток, которые в дальнейшем могут быть отведены

25 от ротора.

Предмет изобретения

30 Жидкометаллическое токос ьемное устройство с автоматическим заполнением и эвакуацией жидкого металла, содержащее неподвижный электрод и вращающийся с внутренними каналами и кольцевым углублением для жид35 кого металла, соединенными с резервуаром, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности его работы, резервуары выполнены во вращающемся электроде и соединены с кольцевым углублением каналами, рас40 положенными на периферии углублений и резервуаров.

430456

Составитель А. Трепутнева

Техред Г. Дворина

Корректор Т. Хворова

Редактор В. Левятов

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2854, l6 Изд. № 1693 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 425