DE1195418B

DE1195418B - Liquid contacts, especially for large currents and sliding speeds

Info

Publication number: DE1195418B
Application number: DEH22497A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Peter Klaudy
Original assignee: Henschel Werke AG
Current assignee: Henschel Werke AG
Priority date: 1954-05-04
Filing date: 1954-12-22
Publication date: 1965-06-24

Description

Flüssigkeitskontakte, besonders für große Ströme und Gleitgeschwindigkeiten Betriebsmäßicr geschlossen bleibende Kontakte werden in bekannter Weise gelegentlich mit Kontaktgliedern aus gut leitenden festen Stoffen ausgeführt, die - in geringen Abständen einander gegenüberstehend - durch zwischengeschaltete Kontaktflüssigkeit elektrisch miteinander in Verbindung stehen. Solche Kontakteinrielitungen ( kurz Flüssigkeitskontakte genannt) arbeiten zufriedenstellend, solange es sich nicht um zu große Ströme und - bei Gleitkontakten - nicht um zu hohe Gleitgeschwindigkeiten handelt.Liquid contacts, especially for large currents and sliding speeds, contacts that remain operationally closed are occasionally made in a known manner with contact members made of highly conductive solid materials which - facing each other at small distances - are electrically connected to one another by means of interposed contact fluid. Such contact device lines ( called liquid contacts for short) work satisfactorily as long as the currents are not too large and - in the case of sliding contacts - the sliding speeds are not too high.

Bei großen Strömen und Gleitgeschwindigkeiten treten nämlich in den Kontaktwiderständen große elektrische und in der Kontaktflüssigkeit hohe mechanische Verluste auf (Stromwärine, Flüssigkeitsreibungs- und Wirbelverluste im Kontaktspalt), und es kommt im Zusammenhang damit zu Schwierigkeiten bei der Verlustwärmeabfuhr sowie zu schlechtem Wirkungsgrad der Einrichtungen oder Maschinen, zu denen die Kontakte gehören.In the case of large currents and sliding speeds, the Contact resistances are high electrical and in the contact liquid high mechanical Losses (electricity heat, fluid friction and eddy losses in the contact gap), and in connection with this there are difficulties in dissipating heat losses as well as poor efficiency of the equipment or machines to which the Contacts belong.

Die Stromleitun- in Flüssiakeitskontakten mit fremdschichtbehafteten Kontaktgliedern. - wie sie in der Praxis stets vorhanden sind - kommt teilweise auf Grund der Leitfähigkeit der Fremdschichten auf den Kontaktgliedern, die mit der Kontaktflüssigkeit längs makroskopischer Teile ihrer Oberflächen in Berührung stehen, zustande (s. F i g. 1, in der ein Flüssigkeitsgleitkontakt angedeutet ist). Der Strom fließt hier vom feststehenden Kontaktglied KI zum beweglichen (rotierenden) Kontaktglied K, auf Grund der Leitfähigkeit der Fremdschichten FI und F, durch den infolge Flielikraftwirkung ringförmig gehaltenen Kontaktflüssigkeitsring (Hg). Hierzu tritt Stromfluß durch dünne metallische Brücken B (s. F i g. 2, in der der obere Teil der F i g. 1 nochmals im großen Maßstab herausgezeichnet ist), die sich an dünnen Fremdschichtstellen im Gefolge elektrischer Durchschläge durch Eindringen metallischen Kontaktmaterials in die Durchschlagskanäle bilden (Frittung). Je nach der Kontaktspannung spielt eine oder die andere Art der Stromleitung die bedeutendere Rolle.The power lines in liquid contacts with contact elements with foreign layers. - as they are always present in practice - partly due to the conductivity of the foreign layers on the contact members, which are in contact with the contact liquid along macroscopic parts of their surfaces (see Fig. 1, in which a liquid sliding contact is indicated is). The current flows here from the fixed contact element KI to the movable (rotating) contact element K, due to the conductivity of the foreign layers FI and F, through the contact liquid ring (Hg), which is held in an annular shape as a result of the effect of the flow force. For this purpose, current flows through thin metallic bridges B (see FIG. 2, in which the upper part of FIG. 1 is again drawn out on a large scale), which occurs at thin foreign layer locations as a result of electrical breakdowns due to the penetration of metallic contact material form the penetration channels (fritting). Depending on the contact voltage, one or the other type of power line plays the more important role.

Als Kontaktflüssigkeiten kommen neben Quecksilber Metallegierungen, die bei Zimmertemperatur oder nicht zu hoher Temperatur flüssig sind, in Betracht (NaK, Woodmetall usw.). Für die Kontaktglieder sind solche Stoffe heranzuziehen, die von der Kontaktflüssigkeit nicht angegriffen werden (bei Verwendung von Quecksilber als Kontaktflüssigkeit solche, die nicht amalgamieren). Es kann auch zweckmäßig erscheinen, nur dünne Überzüge solcher mit der Kontaktflüssigkeit nicht reagierender Stoffe auf den gut leitenden Kontaktgliedern zu verwenden. Diese Überzüge lassen sich in bekannter Weise elektrolytisch, durch Kathodenzerstäubung, Vakuumbedampfung, Platierung oder Niederschlag aus Lösungen herstellen.In addition to mercury, metal alloys are used as contact liquids, which are liquid at room temperature or at a temperature that is not too high (NaK, Woodmetall etc.). Such substances are to be used for the contact elements, which are not attacked by the contact liquid (when using mercury as contact fluid, those that do not amalgamate). It can also be expedient appear, only thin coatings of those which do not react with the contact liquid To use substances on the contact elements that are good conductive. Let these coatings electrolytically in a known manner, by cathode sputtering, vacuum evaporation, Prepare plating or precipitate from solutions.

Um die elektrischen Verluste zu beschränken, erscheint es zweckmäßig, die von Kontaktflüssigkeit bedeckten Kontaktgliedoberflächenteile sorgfältig zu reinigen (um möglichst dünne Fremdschichten und daher niedrige Durchschlagsspannungen zu erhalten) und sie entsprechend groß zu dimensionieren (bei bekannten Kontaktanordnungen viele cm2). Der Kontaktwiderstand wird dann zufolge des großen Freindschichtquerschnittes gering, und auch das Auftreten der Frittung wird erleichtert, weil eine größere Wahrscheinlichkeit dafür besteht, daß dünne Fremdschichtstellen mit der Kontaktflüssigkeit in Berührung kommen. Die Kontaktspaltweite muß, um den Widerstand der Kontaktflüssigkeit klein zu halten, in Stromrichtung zudem möglichst kurz bemessen werden (Sp s. F i g. 2).In order to limit the electrical losses, it seems advisable to carefully clean the contact member surface parts covered by contact fluid (in order to obtain the thinnest possible foreign layers and therefore low breakdown voltages) and to dimension them accordingly large (many cm2 in known contact arrangements). The contact resistance then becomes low as a result of the large free layer cross-section, and the occurrence of fritting is also facilitated because there is a greater probability that thin foreign layer locations will come into contact with the contact liquid. In order to keep the resistance of the contact liquid small, the contact gap width must also be as short as possible in the direction of the current (Sp see Fig. 2).

Außer den elektrischen Verlusten sind aber natürlich auch die mechanischen Verluste in der Kontaktflüssiakeit in den Kontaktspalten zu beachten. Diese lassen sich, wie zahlreiche Versuche zeigten, durch die Beziehung P = KAvx darstellen, in der P die in der Kontaktflüssigkeit auftretende mechanische Verlustleistung in Watt, K einen von der Viskosität der verwendeten Kontaktflüssigkeit und von der Spaltweite abhängenden Faktor (K wird um so größer, je größer die Viskosität und je kleiner die Kontaktspaltweite ist), A die von Kontaktflüssigkeit bedeckte Kontaktgliedoberfläche in M2, v die Gleitgeschwindigkeit in m/s und z eine von der Art der Kontaktflüssigkeit abhängende Konstante (Größenordnung zwischen 2 und 3) bedeutet.In addition to the electrical losses, the mechanical losses in the contact fluid in the contact gaps must of course also be taken into account. As numerous experiments have shown, these can be represented by the relationship P = KAvx, in which P is the mechanical power loss occurring in the contact fluid in watts, K is a factor that depends on the viscosity of the contact fluid used and the gap width (K becomes all the greater , the greater the viscosity and the smaller the contact gap width), A is the contact member surface in M2 covered by the contact fluid, v is the sliding speed in m / s and z is a constant (order of magnitude between 2 and 3) that depends on the type of contact fluid.

Beim Entwurf von Gleitkontakten, die bei einer bestimmten Gleitgeschwindigkeit einen bestimmten Strom unter Verwendung einer bestimmten Kontaktflüssigkeit (z. B. Quecksilber) zu übertragen haben, ist es das Ziel, die Gesamtverluste, d. h. die Summe aus den elektrischen und den mit ungefähr der dritten Potenz der Gleitgeschwindigkeit wachsenden mechanischen Verlusten möglichst klein zu halten.When designing sliding contacts which, at a certain sliding speed, have to transmit a certain current using a certain contact liquid (e.g. mercury), the goal is to reduce the total losses, i. H. to keep the sum of the electrical and mechanical losses as small as possible, which increases by roughly the third power of the sliding speed.

Bei hohen Gleitgeschwindigkeiten bedeutet dies bei gegebener Kontaktflüssigkeit - da Y und K gegeben sind, zumal die Kontaktspaltweite in Hinblick auf technologische Erwägungen (Wärmedehnung, Herstellungstoleranzen, Unwuchterscheinungen usw.) nicht frei gewählt werden kann - daß die von Kontaktflüssigkeit bedeckten Kontaktgliedoberflächenteile A klein gewählt werden müssen, um die mechanischen Verluste in zulässigen Grenzen zu halten.At high sliding speeds, with a given contact fluid - since Y and K are given, especially since the contact gap width cannot be freely selected with regard to technological considerations (thermal expansion, manufacturing tolerances, unbalance phenomena, etc.) - the contact member surface parts A covered by the contact fluid must be selected to be small in order to keep the mechanical losses within permissible limits.

Bei den bisher bekannten Flüssigkeitskontakten mit rotierendem, durch Fliehkraft längs des ganzen Umfangs gehaltenen Flüssigkeitsring (Hg, s. F i g. 1, 3 a und 3 b) und darin eintauchendem ortsfestem Ring K, läßt sich eine Begrenzung der Fläche A nach unten hin jedoch nur bis zu einem gewissen Grad erreichen (s. z. B. F i g. 3 a, 3 b, die einen Flüssigkeitskontakt einer Unipolarmaschine veranschaulichen). Aus Gründen der Wärmedehnung und der Lagertoleranz kann nämlich die Eintauchtiefe des feststehenden KontaktringesK, in den rotierenden Flüssigkeitsring kaum kleiner als etwa 0,3 bis 0,4 mm bemessen werden (s. Abmessung d, F i g. 1) und bei großen Maschinendurchmessern D ergeben sich, wie F i g. 3 erkennen läßt, deshalb große Werte für die bedeckten Kontaktgliedoberflächen, die nicht unterschritten werden können (Größenordnung 2D.Td, Fig. 1). Flüssigkeitsgleitkontakte solcher bekannter Bauart lassen sich deshalb im Hinblick auf die Reibungsverluste nur mit unwesentlich höheren Gleitgeschwindigkeiten betreiben als dies bei normalen Kohlebürstengleitkontakten der Fall ist (Größenordnung etwa 70m/s). Dies gilt z.B. auch für den im deutschen Patent 383555 beschriebenen Flüssigkeitsgleitkontakt, bei dem die längs des ganzen Umfangs des rotierenden Kontaktgliedes wirkende Kontaktflüssigkeit nicht durch Fliehkraft in einer rotierenden Rinne gehalten wird, sondern mittels Pumpen in den Zwischenraum zwischen dem ortsfesten und rotierenden Kontaktglied durch entsprechende Kanäle oder Schlitze eingeführt wird, wobei sich gleichzeitig die Möglichkeit ergibt, die durch den Strom und durch die Reibung erwärmte Kontaktflüssigkeit im Kreislauf zu kühlen.In the previously known liquid contacts with rotating liquid ring held by centrifugal force along the entire circumference (Hg, see Fig. 1, 3 a and 3 b) and immersed in stationary ring K, area A can be limited downwards but only to a certain extent (see, for example, FIGS . 3 a, 3 b, which illustrate a liquid contact of a unipolar machine). For reasons of thermal expansion and the bearing tolerance, the depth of immersion of the stationary contact ring K in the rotating liquid ring can hardly be less than about 0.3 to 0.4 mm (see dimension d, Fig. 1) and for large machine diameters D. result, as shown in FIG. 3 reveals, therefore large values for the covered contact member surfaces, which cannot be fallen below (order of magnitude 2D.Td, Fig. 1). Liquid sliding contacts of such a known design can therefore only be operated with insignificantly higher sliding speeds with regard to the friction losses than is the case with normal carbon brush sliding contacts (around 70 m / s). This also applies, for example, to the liquid sliding contact described in German Patent 383555, in which the contact liquid acting along the entire circumference of the rotating contact element is not held in a rotating channel by centrifugal force, but by means of pumps into the space between the stationary and rotating contact element through appropriate channels or slots is introduced, with the possibility of cooling the contact liquid heated by the current and by the friction in the circuit at the same time.

Um höhere Gleitgeschwindigkeiten mit Flüssigkeitskontakten und damit z. B. bei ihrer Anwendung in Unipolarmaschinen höhere Spannungen erreichen zu können, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kontaktflüssigkeit nicht längs des ganzen Maschinenumfangs, sondern nur an bestimmten Stellen des Maschinenumfangs zur Wirkung zu bringen. Es ergibt sich dann die Möglichkeit, die Größe der von Kontaktflüssigkeit bedeckten Kontaktgliedoberflächenteile unabhängig von der Größe des Maschinenumfangs so klein zu bemessen, daß bei den zu übertragenden Stromstärken und Gleitgeschwindigkeiten- die Summe aus den elektrischen und mechanischen Verlusten einen möglichst kleinen Wert erreicht. Gegenüber den bisher bekannten Flüssigkeitsgleitkontakten ergeben sich dadurch allerdings in dem von Kontaktflüssigkeit bedeckten Kontaktgliedoberflächenteil bei hohen Gleitgeschwindigkeiten größenordnungsmäßig größere Stromdichten als in gewöhnlichen Gleitkontakten (Stromdichtewerte von mindestens 2 A/MM2 bis zu Werten von 50 A/mM2 und mehr im Vergleich zu größenordnungsmäßig etwa 10 A/cm22 in gewöhnlichen Kontakten).In order to achieve higher sliding speeds with liquid contacts and thus z. B. to be able to achieve higher voltages when used in unipolar machines, it is therefore proposed according to the invention not to bring the contact fluid into effect along the entire circumference of the machine, but only at certain points on the circumference of the machine. There is then the possibility of making the size of the contact member surface parts covered by contact fluid so small, regardless of the size of the machine circumference, that the sum of the electrical and mechanical losses is as small as possible for the currents and sliding speeds to be transmitted. Compared to the previously known liquid sliding contacts, however, this results in the contact member surface part covered by contact liquid at high sliding speeds of the order of magnitude greater current densities than in normal sliding contacts (current density values of at least 2 A / MM2 up to values of 50 A / mM2 and more compared to about 10 A in terms of magnitude / cm22 in ordinary contacts).

Um die elektrischen Verluste, die ja einen Anteil der Gesamtverluste bilden, trotz der klein gewählten von KontaktflüssiA-eit bedeckten Kontaktgliedoberflächenteile, tunlichst zu begrenzen, sind die Kontaktgliedoberflächen möglichst fremdschichtfrei zu halten. Durch entsprechende Bemessung der Größe der von Kontaktflüssigkeit bedeckten Kontaktgliedoberflächenteile, die, wie angeführt, erfindungsgemäß unabhängig vom Maschinenumfang vorgenommen werden kann, läßt sich dann bei jeder zu übertragenden Stromstärke und Gleitgeschwindigkeit ein Minimum für die aus den elektrischen und mechanischen Verlusten zusammengesetzte Summe der Kontaktverluste erreichen. Um die hohe Stromdichte anwenden zu können, wird die Kontaktflüssigkeit, nachdem sie den Kontaktspalt verlassen hat, im Umlauf gekühlt und dem Kontaktspalt dann neuerlich zugeführt. Eine im Vergleich zu gewöhnlichen Bürstenschleifkontakten viel raumsparendere Bauweise des Stromabnahmeapparates läßt sich dann erreichen, die sich bei elektrischen Maschinen, z. B. Unipolarmaschinen, auch in bezug auf die Vermeidung von Streufeldern usw. günstig auswirkt.About the electrical losses, which are a proportion of the total losses form, in spite of the small selected contact member surface parts covered by contact liquid, To limit as much as possible, the contact member surfaces are as free of foreign layers as possible to keep. By appropriately dimensioning the size of those covered by contact liquid Contact member surface parts which, as stated, according to the invention independently of Machine scope can be made, can then be transferred to each Amperage and sliding speed a minimum for those from the electric and mechanical losses composite sum of contact losses. Around Applying the high current density becomes the contact fluid after it has left the contact gap, cooled in circulation and then the contact gap again fed. Compared to conventional brush sliding contacts, it is much more space-saving Construction of the current collection device can then be achieved, which is the case with electrical Machines, e.g. B. Unipolar machines, also with regard to the avoidance of stray fields etc. has a favorable effect.

Die F i g. 4 und 5 lassen den Erfindungsgedanken bei einem Zentral- und Umfangskontakt erkennen. Ein Hg-Gefäß (festes Kontaktglied K,) steht so unterhalb des beweglichen (rotierenden) Kontaktgliedes K, (s. F i g. 4), daß seine Achse mit derjenigen des Kontaktgliedes K, zusammenfällt. Berührung von K, mit der Kontaktflüssigkeit (Hg) findet im Ruhezustand längs eines im Sinne der Erfindung sehr kleinen Kreises mit dem Mittelpunkt auf der Drehachse statt. Bei Rotation des Kontaktgliedes K2 wird das Hg durch Reibungs- und Fliehkraftwirkung im Sinne der Pfeile nach außen getrieben und kehrt im Kreislauf durch die Aussparungen A im inneren Rohr wieder ins innere Rohr zurück, wobei gegebenenfalls zusätzlich eine Kühlung des Hg vorgenommen werden kann. Der Stromfluß erfolgt im Sinne der Pfeile vom festen Kontaktglied Ki zum beweglichen Kontaktglied K". Um ein Herausreißen von Hg durch Fliehkraftwirkung zu vermeiden (das Hg würde sich radial bewegen) wird der Rand des äußeren Rohransatzes R2 des festen Kontaktgliedes etwas höher gezogen als derjenige des konzentrischen inneren Rohransatzes RV Unterhalb des tiefsten Punktes eines Schleifringes angebracht, läßt sich die Kontakteinrichtung nach F i g. 4 zwar auch als Umfangskontakt benutzen.The F i g. 4 and 5 show the idea of the invention in the case of a central and peripheral contact. A Hg vessel (fixed contact member K i) is positioned below the movable (rotating) contact member K i (see FIG. 4) in such a way that its axis coincides with that of the contact member K i. Contact of K, with the contact liquid (Hg) takes place in the resting state along a very small circle with the center point on the axis of rotation. When the contact member K2 rotates, the Hg is driven outwards by friction and centrifugal force in the direction of the arrows and returns to the inner tube through the recesses A in the inner tube, whereby the Hg can also be cooled if necessary. The current flows in the direction of the arrows from the fixed contact element Ki to the movable contact element K ". In order to prevent Hg from being torn out by centrifugal force (the Hg would move radially), the edge of the outer tube extension R2 of the fixed contact element is pulled slightly higher than that of the concentric inner tube attachment RV attached below the lowest point of a slip ring, the contact device according to FIG . 4 can also be used as a circumferential contact.

Zweckmäßiger ist jedoch der in F i g. 5 gezeichnete Umfangskontakt, dessen ortsfester Teil im wesentlichen aus einem dickwandigen und einem dünnwandigen Rohr nicht unbedingt kreisförmigen Querschnittes besteht. Eines der Rohre K, stellt das feste Kontaktglied dar und dient gleichzeitig der Zuführung der Kontaktflüssigkeit durch Eigenschwere oder unter Druckwirkung von einer Pumpe aus. Die Kontaktflüssigkeit (z. B. Hg) wird in den erfindungsgemäß sehr engen Spalt Sp zwischen dem ortsfesten und beweglichen Kontaktglied Ki und K" hineingepreßt und stellt so die elektrische Virbindung zwischen der Stirnfläche des ortsfesten Kontaktgliedes K, und einem Stück des Umfanges des rotierenden Kontaktgliedes K., her. Durch das andere Rohr R2 fließt die Kontätflüssigkeit ab und kann gegebenenfalls nach entsprechender Kühlung im Kreislauf mittels einer Pumpe dem ortsfesten Kontaktglied wieder zugeführt werden. Bei Gleitkontakten, die betriebsmäßig in beiden Drehrichtungen betrieben werden sollen, muß natürlich ein entsprechendes zweites Abflußrohr angeordnet werden. Kontaktspalt und benetzte Kontaktgliedoberfläche sind erfindungsgemäß sehr eng bzw. klein gehalten (Bruchteile von mm bzw. ein bis einige mm2). Der Kanal im ortsfesten Kontaktglied K, kann an seiner Austrittsstelle in den Spalt selbstverständlich auch schräg oder tangential zur Oberfläche des beweglichen Kontaktgliedes K, gerichtet weiden, um der Kontaktflüssigkeit eine der Strömungsrichtung im Abflußrohr entsprechende Vorzugsrichtung zu erteilen.However, the one shown in FIG. 5 drawn circumferential contact, the stationary part of which consists essentially of a thick-walled and a thin-walled tube not necessarily circular cross-section. One of the tubes K represents the fixed contact member and at the same time serves to supply the contact liquid by its own gravity or under pressure from a pump. The contact liquid (z. B. Hg) is pressed into the very narrow gap Sp according to the invention between the stationary and movable contact element Ki and K "and thus establishes the electrical connection between the end face of the stationary contact element K and a piece of the circumference of the rotating contact element The contact fluid flows off through the other pipe R2 and can, if necessary, after appropriate cooling in the circuit, be fed back to the stationary contact member by means of a pump According to the invention, the contact gap and wetted contact member surface are kept very narrow or small (fractions of mm or one to a few mm2) Contact links s K, directed to give the contact liquid a preferred direction corresponding to the direction of flow in the drain pipe.

Auch eine Einrichtung wie F i g. 6 ist denkbar. Hier wird durch Anordnung entsprechender Flügel und einer mittels Rippen am Rohrausgang befestigten Kappe für richtige Strömung der Kontaktflüssigkeit gesorgt. Reibung und Fliehkraftwirkung bedingen dabei stärkeren Hg-Fluß auf der in der Bewegungsrichtung liegenden Seite des festen Kontaktgliedes.A facility like F i g. 6 is conceivable. The correct flow of the contact liquid is ensured here by arranging appropriate wings and a cap attached to the pipe outlet by means of ribs. Friction and the effect of centrifugal force result in a stronger Hg flow on the side of the fixed contact member lying in the direction of movement.

F i g. 7 stellt eine Anordnung mit zwei Umfangskontakten und entsprechenden Pumpen VP dar, in der auch Kühlmöglichkeit des umlaufenden Quecksilbers vorgesehen ist (Kühler Kü). Erfindungsgemäß wesentlich ist, wie schon erwähnt, die Einhaltung eines in Stromrichtung kurz bemessenen definierten Kontaktspaltes. Dies läßt sich mit Hilfe eines Schraubentriebes G, durch den das bewegliche Kontaktglied in einer ortsfesten Halterung H gegenüber der Oberfläche des beweglichen Kontaktgliedes feinfühlig verstellt werden kann, erreichen (s. F i g. 8, bei der ein Absaugrohr nicht eingezeichnet ist, sondern in einer Abwandlung des Erfindungsgedankens vorausgesetzt wird, daß die Kontaktflüssigkeit von dem angedeuteten festen Kontaktglied und etwa noch andern vorhandenen festen Kontaktgliedern durch ein gemeinsames, die Kontaktglieder umfassendes, in der Figur nicht gezeichnetes Absaugrohr entfernt wird). Bei Lagerspiel und Stoßbeanspruchung der Welle des beweglichen Kontaktgliedes (d. h. der elektrischen Maschine, deren Teil das bewegliche Kontaktglied ist), besteht jedoch Gefahr einer Veränderung des engen Kontaktspaltes.F i g. 7 shows an arrangement with two circumferential contacts and corresponding pumps VP, in which the circulating mercury can also be cooled (cooler Kü). As already mentioned, it is essential according to the invention to maintain a defined contact gap which is short in the direction of flow. This can be achieved with the help of a screw drive G, by means of which the movable contact member in a stationary holder H can be sensitively adjusted relative to the surface of the movable contact member (see Fig. 8, in which a suction tube is not shown, but in a modification of the inventive concept is assumed that the contact liquid is removed from the indicated fixed contact member and any other existing fixed contact members by a common suction pipe that includes the contact members and is not shown in the figure). However, if the bearing clearance and the shock load is applied to the shaft of the movable contact member (i.e., the electric machine of which the movable contact member is a part), there is a risk of changing the narrow contact gap.

Es ist deshalb unter Umständen vorteilhaft, die Halterung des festen Kontaktgliedes (in der das feste Kontaktglied wie angeführt mit Hilfe eines Schraubentriebes befestigt ist) nicht ortsfest auszuführen, sondern auf der Maschinenwelle selbst mit Hilfe eines Rahmens R (s. F i g. 9) durch besondere Lager zu lagern. Halterung und festes Kontaktglied machen dann die Bewegung der Maschinenwelle mit; der Kontaktspaltabstand bleibt erhalten. Es ist jedoch auch möglich, die Halterung des festen Kontaktgliedes unmittelbar auf dem Kontaktring (beweglichen Kontaktglied) zu lagern, z. B. über ein öl-oder - bei großen Geschwindigkeiten - luftgeschmiertes Gleitlager (s. F i g. 10, Kanäle Kl für die öl- und Luftschmierung). Halterung und festes Kontaktglied machen auch dann die Bewegungen des beweglichen Kontaktgliedes mit, besonders wenn ihre Massen klein gegenüber der Maschinenmasse sind; der eingestellte Spaltabstand bleibt erhalten.It may therefore be advantageous under certain circumstances not to hold the fixed contact member (in which the fixed contact member is fastened with the aid of a screw drive, as stated) in a stationary manner, but rather on the machine shaft itself with the aid of a frame R (see Fig. 9). to store through special bearings. The holder and the fixed contact member then follow the movement of the machine shaft; the contact gap distance is retained. However, it is also possible to store the holder of the fixed contact member directly on the contact ring (movable contact member), for. B. via an oil or - at high speeds - air-lubricated plain bearing (see Fig . 10, channels Kl for oil and air lubrication). Holder and fixed contact member make the movements of the movable contact member with, especially if their masses are small compared to the machine mass; the set gap distance is retained.

Außer den mechanischen Verlusten durch Flüssigkeitsreibung spielen bei Flüssigkeitskontakten mit Materialersatz (d. h. mit Kontaktflüssigkeitsumlauf wie in den Fällen der F i g. 5, 7, 8) auch jene mechanischen Verluste eine Rolle, die dadurch entstehen, daß einem Teil der Kontaktflüssigkeit unter dem Einfluß der Reibung zwischen der Oberfläche des beweglichen Kontaktgliedes und der Kontaktflüssigkeit im Kontaktspalt kinetische Energie erteilt wird, die meist nicht mehr rückgewinnbar ist.In addition to the mechanical losses by viscous friction playing liquid contacts with replacement of the material (8 d. E. With contact liquid circulation as in the cases of F i g. 5, 7,) and those mechanical losses involved, caused by the fact that a part of the contact liquid under the influence of the friction between the surface of the movable contact member and the contact liquid in the contact gap is given kinetic energy, which is usually no longer recoverable.

Bei Flüssigkeitskontakten im Sinne der Erfindung sind diese Verluste, wie zahlreiche Versuche ergeben haben, jedoch nicht groß, da es sich wegen der geringen Spaltabmessungen sowohl in Stromrichtung als auch hinsichtlich der benetzten Fläche und infolge der nicht linearen Geschwindigkeitsverteilung quer zum Spalt stets nur um sehr kleine Kontaktflüssigkeitsmengen, die auf hohe Geschwindigkeit gebracht werden, handelt.In the case of liquid contacts within the meaning of the invention, these losses are as numerous attempts have shown, however, not great, because it is because of the small Gap dimensions both in the direction of flow and with regard to the wetted area and due to the non-linear velocity distribution across the gap, always only by very small amounts of contact fluid that are brought up to high speed be, acts.

Die Verluste lassen sich im übrigen durch Anwendung möglichst glatter benetzter Oberflächen des beweglichen Kontaktgliedes K, noch vermindern; denn je glatter die Oberfläche von K, ist, desto geringer ist der Anteil der (den Spalt im Sinne des Kontaktflüssigkeitsersat7es langsam durchströmenden) Kontaktflüssigkeit, der vom schnell vorbeilaufenden Kontaktglied mitgenommen wird (Schichtdicke der mitgenommenen Flüssigkeitsrandschicht wird um so dünner, je glatter die Oberfläche des beweglichen Kontaktgliedes ist).The losses can also be reduced by using the smoothest possible wetted surfaces of the movable contact member K; because the smoother the surface of K, the smaller the proportion of the contact liquid (flowing slowly through the gap in the sense of the contact liquid) that is carried along by the rapidly moving contact element (the thickness of the carried liquid edge layer becomes thinner, the smoother the surface of the movable contact member is).

Da die Kontaktgliedoberflächen dem Erfindungsgedanken entsprechend möglichst fremdschichtarm gehalten werden sollen, erscheint es zweckmäßig, die Kontaktglieder nach entsprechender Reinigung ihrer Oberflächen dem verunreinigenden Einfluß der Umgebungsluft zu entziehen. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß die Kontakteinrichtungen unter Schutzgas betrieben werden.Since the contact member surfaces correspond to the concept of the invention are to be kept as few foreign layers as possible, it seems appropriate to use the contact members after appropriate cleaning of their surfaces the contaminating influence of the To withdraw ambient air. This can e.g. B. be done in that the contact devices operated under protective gas.

Regulierung des Hg-Stromes entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit des beweglichen Kontaktgliedes läßt sich mittels eines Drosselventils in der Hg-Zuleitung und durch Drebzahlregelung (d. h. Änderung der erzeugten Saugwirkung) der Saugpumpe erreichen. Ebenso ist es wie bei den früheren Beispielen möglich, das Quecksilber im Zuge seines Umlaufes zu kühlen.Regulation of the Hg flow in accordance with the circumferential speed of the movable contact member can be achieved by means of a throttle valve in the Hg supply line and by speed control (i.e. changing the suction effect generated) of the suction pump. As with the earlier examples, it is also possible to cool the mercury as it circulates.

Claims

Claims: 1. Liquid sliding contact for high currents and sliding speeds with contact elements made of solid materials that move relative to one another and an interposed, short dimensioned, electrically conductive contact liquid path in which the contact liquid passes through channels or slots, either in the fixed contact element or independently thereof are supplied to the close contact gap between the fixed and movable contact member, d a d u rch g e k s nzeichnet that the fremdschichtarm held covered by contact liquid contact member surface portions do not extend over the entire periphery of the group consisting of highly conductive materials the movable contact member and the current load the contact liquid in contact is selected to be of the order of magnitude higher than in conventional sliding contacts, which only consist of solid substances.

2. Liquid sliding contact according to claim 1, characterized in that mercury is used as the contact liquid. 3. Liquid sliding contact according to claim 1, characterized in that another liquid metal or a metal alloy, such as Wood metal or a similar alloy, Na-K alloy, tin solder or the like, is used as the contact liquid. 4. Liquid sliding contact according to claim 1 and 2, characterized in that non-amalgamating substances which tend to form foreign layers in the air at normal temperature are used for the contact members (e.g. molybdenum, tungsten, platinum, chromium but also brush carbon , Graphite, etc.). 5. Liquid sliding contact according to claim 1 to 4, characterized in that the contact members wear thin coatings of substances which do not react with the contact liquid and which have little tendency to form foreign layers (coatings of molybdenum, tungsten, chromium, platinum, carbon, etc.). 6. Liquid sliding contact according to claim 1 to 5, characterized in that the contact member surface parts which are made poor in foreign layers are no longer exposed to the foreign layer-producing influence of the environment in operation after they have been wetted by the contact liquid. 7. Liquid sliding contact according to claim 1 to 6, characterized in that the contact liquid which fills the stremleitenden contact gap and is heated by friction and current load is replaced intermittently or continuously by contact liquid of lower temperature during operation. 8. liquid sliding contact according to claim 1 to 7, characterized in that the circulation of the contact liquid takes place with the help of a special pump or suction device. 9. Liquid sliding contact according to claim 1 to 8, characterized in that the contact liquid is continuously supplied to the contact gap by intrinsic gravity or pressure effect and is continuously removed again after its passage through the gap from there by intrinsic gravity, suction or pressure effect. 10. Liquid sliding contact according to claim 1 to 9, characterized in that the supply and discharge of the contact liquid to the contact gap takes place through two or more concentrically or side by side bores of any cross-sectional shape in the fixed contact member. 11. Liquid sliding contact according to claim 1 to 10, characterized in that the outlet openings for the contact liquid from the fixed contact members are made very small. 12. Liquid sliding contact according to claim 1 to 11, characterized in that the ends of the feed channels of the contact liquid and any guide devices attached to them are formed in the vicinity of the contact gap so that a tangential to the surface of the moving contact member moving past is formed in the contact gap. 13. Liquidity 21eitkontakt according to claim 1 to 12, characterized in that the fixed contact member is arranged adjustable relative to the movable contact member to adjust the contact gap. . 14. Liquid sliding contact according to claim 13, characterized in that the fixed contact member is adjustably mounted in a holder which is mounted directly or indirectly on the movable contact member or on machine parts connected to it so that there is the movements with the exception of the rotary movement of the movable contact member participates around its axis. 15. Liquid sliding contact according to claim 1 to 14, characterized in that the contact liquid removed from the contact gap, heated by current and friction losses, is artificially or naturally cooled before it is fed back to the contact gap. 16. Liquid sliding contact according to claim 1 to 15, characterized in that the surface of the movable contact member wetted by the contact liquid is as smooth as possible. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 383 555, 670 428.