DE2446220A1 - Elektrischer fluessigkeitskontakt, insbesondere fuer eine elektrische unipolarmaschine mit horizontaler welle - Google Patents
Elektrischer fluessigkeitskontakt, insbesondere fuer eine elektrische unipolarmaschine mit horizontaler welleInfo
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Description
Elektrischer Flüssigkeitskontakt, insbesondere für eine elektrische Unipolarmaschine mit horizontaler Welle
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Flüssigkeitskontakt
zwischen einem rotierenden ringförmigen Teil und ;einem gegenüberstehenden, ebenfalls ringförmigen stehenden
,Teil, bestehend aus einem von unter Druck stehender metalli-
scher Flüssigkeit gefüllten mittleren Ringspalt, der auf jeder
Seite durch einen radial gerichteten oder schrägstehenden seitlichen Ringspalt begrenzt ist, wobei .an den Seiten Mittel
zur Abdichtung gegen ein Austreten der Flüssigkeit vorgesehen sind.
Ein derartiger, insbesondere für eine elektrische Unipolarmaschine
mit horizontaler Welle geeigneter elektrischer Flüssigkeitskontakt ist aus der DT-AS 1 246 102 bekannt. Bei dieser
bekannten. Anordnung sind an den Seiten des Flüssigkeitskontaktes sowohl am stehenden Teil als auch am rotierenden Teil
ringförmige Rippen angeordnet, die nach Art. einer Labyrinthdichtung ineinandergreifen. Dadurch soll das seitliche Austreten
der metallischen Flüssigkeit verhindert werden. Labyrinthdichtungen enthalten aber einen Spalt, so daß - insbesondere
bei Stillstand - doch noch ein Teil der metallischen Flüssigkeit aussickert, zumal bei den für eine Unipolarmaschine
großer Leistung notwendigen sehr großen Durchmessern
der Ringspalte des Flüssigkeitskontaktes erhebliche Druckunterschiede zwischen den oben und .unten befindlichen Teilen
des Ringspaltes auftreten, die zu einer zusätzlichen Belastung
der seitlichen Dichtungen führen. Wenn die Unipolarmaschine jedoch als Motor eingesetzt und mit wechselnden
Drehzahlen und Drehrichtungen betrieben werden soll, muß die Abdichtung des Ringspaltes gegen ein Austreten der Flüssigkeit
auch bei Stillstand der Maschine wirksam sein.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elektrischen Unipolarmaschine mit horizontaler Welle
eine seitliche Abdichtung des Flüssigkeitskontaktes zu finden, die einfach aufgebaut und auch bei Stillstand mit Sicherheit
wirksam ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung ein elektrischer
Flüssigkeitskontakt der eingangs beschriebenen Art so ausgebildet, daß die metallische Flüssigkeit in den seitlichen
Ringspalten rotiert und ihre Rotationsgeschwindigkeit dem jeweiligen Flüssigkeitsdruck, der mit der Höhe über dem
Tiefstpunkt des rotierenden ringförmigen Teiles veränderlich ist, durch entsprechende Veränderung des Durchtrittsquerschnitts
in den seitlichen Ringspalten proportional angepaßt ist. Die Abdichtung des mittleren Ringspaltes wird also durch
den jeweils in dem seitlichen Ringspalt rotierenden Flüssigkeitsring bewirkt, der infolge der dabei auftretenden Fliehkraft
in die radial am weitesten außenliegenden Teile der seitlichen Ringspalte gedrängt wird. Man erreicht somit eine
sichere Abdichtung des mittleren Ringspaltes auch bei relativ großen Spaltweiten, ohne daß sich feste Stoffe berühren.
Gemäß der Erfindung ist nun die bei der Rotation der Flüssigkeitsringe
auftretende Zentrifugalkraft dem jeweiligen Flüssigkeitsdruck im seitlichen Ringspalt längs des Umfangs angepaßt,
indem die Rotationsgeschwindigkeit durch entsprechende Veränderung des Durchtrittsquerschnitts geändert wird. Diese
Querschnittsveränderung des rotierenden Flüssigkeitsringes zwischen dem höchsten und dem tiefsten Punkt der seitlichen
Ringspalte an dem ringförmigen rotierenden Teil wird so vorgenommen, daß unten der engste Durchtrittsquerschnitt vorhanden
ist und entsprechend die größte Rotationsgeschwindigkeit. Diese ist so gewählt, daß sie dem höchsten auftretenden
Flüssigkeitsdruck im seitlichen Ringspalt noch sicher das Gleichgewicht hält. Infolge dieser über dem Umfang des
Ringspaltes veränderlichen Rotationsgeschwindigkeiten ver-
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ändern sich auch entsprechend die Reibungsverluste, die von
der dritten Potenz der Rotationsgeschwindigkeit abhängig sind. Hohe Reibungsverluste treten nur im untersten Teil des
Flüssigkeitskontaktes auf und sie nehmen mit steigender Höhe des Ringspaltes sehr rasch auf kleine Werte ab, so daß die
insgesamt auftretenden Reibungsverluste weit niedriger sind als bei einem Flüssigkeitskontakt, in welchem die metallische
Flüssigkeit mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit längs des
ganzen Umfanges rotiert.
Gemäß der weiteren Erfindung wird die Rotation der Flüssigkeit
in den seitlichen Ringspalten durch eine oder mehrere außerhalb der seitlichen Ringspalte angeordnete Umwälzpumpen
erzeugt, über die ein Teil der in den seitlichen Ringspalten umlaufenden Flüssigkeit geleitet ist. Diese führt der an einer
geeigneten Stelle herausgeführten Flüssigkeitsteilmenge durch
Druckerhöhung die erforderliche Energie zu, um die Rotation mit der gewünschten konstanten Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten
und somit die Reibungsverluste zu decken. Die Abzweigung der Flüssigkeitsteilmenge und ihre Rückführung in den
seitlichen Ringspalt wird mit Vorteil im Bereich hoher Rotationsgeschwindigkeiten
vorgenommen, d. h. im unteren Teil des Flüssigkeitskontaktes. Bei der Wiedereinführung der durch die
Umwälzpumpe beschleunigten Flüssigkeitsteilmenge in den rotierenden Flüssigkeitsring im Bereich hoher Geschwindigkeiten
wird im wesentlichen nur die kinetische Energie des Flüssigkeitsringes
gesteigert und nicht dessen Höhe beeinflußt, was konstruktive Schwierigkeiten ergeben würde.
Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen elektrischen Flüssigkeitskontakt
gemäß der Erfindung für eine Unipolarmaschine mit horizontaler Welle. Fig. 2 zeigt im Schema den gesamten Umfang
des elektrischen Flüssigkeitskontaktes von der Seite gesehen,
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entsprechend einem Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
In Fig. 3 ist die Seitenansicht des in Fig. 2 dargestellten seitlichen Ringspaltes gezeigt.
Der Flüssigkeitskontakt einer elektrischen Unipolarmaschine mit horizontaler Welle, die z. B. als Schiffsmotor mit wechselnden
Drehzahlen und Drehrichtungen betrieben wird, besteht im wesentlichen aus einem mittleren Ringspalt 1. Auf jeder
Seite des mittleren Ringspaltes 1 ist ein radial gerichteter seitlicher Ringspalt'2 angeordnet, der von einem Radius ausgeht,
der kleiner als der kleinste Radius des mittleren Ringspaltes ist, und zu einem Radius führt, der größer als der
Radius ist, bei welchem die schrägstehenden Verbindungskanäle 3 zwischen dem seitlichen Ringspalt 2 und dem mittleren
Ringspalt 1 in den letzteren eingeleitet werden. Der mittlere Ringspalt 1 und die seitlichen Ringspalte 2 sind von
einer unter Druck stehenden elektrisch gut leitenden metallischen Flüssigkeit ausgefüllt. Dadurch ist der Kontakt zwischen
dem rotierenden ringförmigen Teil 4 und dem diesen umgebenden, ebenfalls ringförmigen stehenden Teil 5 der Unipolarmaschine
hergestellt.
Zur Abdichtung des Flüssigkeitskontaktes gegen einen seitlichen Austritt der metallischen Flüssigkeit rotiert die
Flüssigkeit jeweils in den seitlichen Ringspalten 2 im Sinne der in Fig. 2 eingezeichneten Pfeile. An der Stelle 6 in der
Nähe des unteren Punktes längs des Umfanges des seitlichen Ringspaltes 2 wird ein Kanal 7 von dem Ringspalt 2 abgezweigt,
der zu einer Umwälzpumpe 8 führt. Ein Teil der im Ringspalt umlaufenden metallischen Flüssigkeit wird also über den Kanal
7 der Umwälzpumpe 8 zugeleitet, in welcher sie auf einen höheren Druck gebracht wird. Danach fließt die Flüssigkeit,
gegebenenfalls nach Durchlauf durch nicht dargestellte Rückkühler und Reiniger, über den Kanal 9 wieder in den Ringspalt
2 zurück. Auf diese Weise werden die in den Ringspal-
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ten 2 auftretenden Reibungsverluste ausgeglichen, damit die Rotation des Flüssigkeitsringes mit den gewünschten Geschwindigkeiten
unverändert aufrechterhalten werden kann. Die Ab-.zweigung der Kanäle 7 und 9 von dem Ringspalt 2 ist jeweils
tangential gerichtet ausgebildet, damit bei dem Übertritt eines Teils der metallischen Flüssigkeit in diese Kanäle möglichst
wenig Verluste entstehen.
:Im Ringspalt 2 weist durch die variable Bemessung des Durch-
!trittsquerschnlttes für die metallische Flüssigkeit, der von loben nach unten kleiner wird, die Rotationsgeschwindigkeit
jeweils unterschiedliche Werte auf, die den in den verschiedenen Höhenlagen unterschiedlichen Werten des Flüssigkeitsdruckes proportional sind. Am untersten Punkt 10 des Ringspaltes
2 ist die Rotationsgeschwindigkeit am größten und so gewählt, daß die durch sie hervorgerufene Zentrifugalkraft
dem hier größten Flüssigkeitsdruck im Ringspalt 2 noch sicher das Gleichgewicht hält.
Die Veränderung des Durchtrittsquerschnitts längs des Ringspaltes 2· wird durch eine Veränderung der Spaltweite erzielt.
Fig. 3 zeigt, daß die Spaltweite linear mit der Höhe über dem Tiefstpunkt 10 des Ringspaltes 2 zunimmt. Diese Ausführung
ist besonders zweckmäßig, weil dabei die radiale Höhe der rotierenden Flüssigkeit im Ringspalt 2, von geringen Unterschieden
an den Abzweigungsstellen abgesehen, praktisch an jeder Stelle des Unifanges des Ringspaltes 2 konstant ist.
3 Figuren
4 Ansprüche
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Claims (4)
1. Elektrischer Flüssigkeitskontakt zwischen einem rotierenden
ringförmigen Teil und einem gegenüberstehenden, ebenfalls ringförmigen stehenden Teil, bestehend aus einem von unter
Druck stehender metallischer Flüssigkeit gefüllten mittleren Ringspalt, der auf jeder Seite durch einen radial gerichteten
oder schrägstehenden seitlichen Ringspalt begrenzt ist, wobei an den Seiten Mittel zur Abdichtung gegen ein Austreten der
!Flüssigkeit vorgesehen sind, insbesondere für eine elektrische Unipolarmaschine mit horizontaler Welle, dadurch gekennzeichnet,
daß die metallische Flüssigkeit in den seitlichen Ringspalten (2) rotiert und ihre Rotationsgeschwindigkeit dem
jeweiligen Flüssigkeitsdruck, der mit der H0-he über dem
Tiefstpunkt (10) des rotierenden ringförmigen Teiles (4) veränderlich ist, durch entsprechende Veränderung des Durchtrittsquerschnitts
in den seitlichen Ringspalten (2) proportional angepaßt ist.
2. Elektrischer Flüssigkeitskontakt, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotation der Flüssigkeit
in den seitlichen Ringspalten (2) durch eine oder mehrere außerhalb der seitlichen Ringspalte angeordnete Umwälzpumpen
(8) erzeugt wird, über die ein Teil der in den seitlichen Ringspalten (2) umlaufenden Flüssigkeit geleitet
ist.
3. Elektrischer Flüssigkeitskontakt nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in den seitlichen Ringspalten (2) die Abzweigung (6) für den der Umwälzpumpe (8) zugeführten Flüssigkeitsanteil
und die Rückführung nach Durchtritt durch die Umwälzpumpe (8) in der Zone mit hoher Rotationsgeschwindigkeit
liegt.
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4. Elektrischer Flüssigkeitskontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung des Durchtrittsquerschnitts
in den seitlichen Ringspalten (2) durch kontinuierliche Veränderung der Spaltweite, erfolgt.
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Leerseite
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742446220 DE2446220C3 (de) | 1974-09-25 | 1974-09-25 | Elektrischer Flüssigkeitskontakt |
GB2510575A GB1477953A (en) | 1974-09-25 | 1975-06-11 | Pressurisable metallic liquid contact provided in annular gap between stationary and rotatable annular parts of a liquid metal electrical connector |
FR7520694A FR2286524A1 (fr) | 1974-09-25 | 1975-07-01 | Contact electrique a liquide, notamment destine a une machine electrique unipolaire a arbre horizontal |
JP11594175A JPS5160903A (ja) | 1974-09-25 | 1975-09-25 | Suiheijikukatatankyokudenkiniokeru ekitaishikidensetsusochi |
US05/834,470 US4172987A (en) | 1974-09-24 | 1977-09-19 | Electrical liquid contact for an electrical machine such as an electric unipolar machine having a horizontal shaft or the like |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742446220 DE2446220C3 (de) | 1974-09-25 | 1974-09-25 | Elektrischer Flüssigkeitskontakt |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2446220A1 true DE2446220A1 (de) | 1976-04-08 |
DE2446220B2 DE2446220B2 (de) | 1981-03-12 |
DE2446220C3 DE2446220C3 (de) | 1981-11-19 |
Family
ID=5926926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742446220 Expired DE2446220C3 (de) | 1974-09-24 | 1974-09-25 | Elektrischer Flüssigkeitskontakt |
Country Status (4)
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---|---|
JP (1) | JPS5160903A (de) |
DE (1) | DE2446220C3 (de) |
FR (1) | FR2286524A1 (de) |
GB (1) | GB1477953A (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1094354B (de) * | 1955-12-10 | 1960-12-08 | Siemens Ag | Fluessigkeitsgleitkontakt |
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CH478477A (de) * | 1966-08-29 | 1969-09-15 | Gen Electric | Maschinenaggregat mit dynamoelektrischer Maschine |
-
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- 1974-09-25 DE DE19742446220 patent/DE2446220C3/de not_active Expired
-
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- 1975-06-11 GB GB2510575A patent/GB1477953A/en not_active Expired
- 1975-07-01 FR FR7520694A patent/FR2286524A1/fr not_active Withdrawn
- 1975-09-25 JP JP11594175A patent/JPS5160903A/ja active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2446220C3 (de) | 1981-11-19 |
JPS5160903A (ja) | 1976-05-27 |
FR2286524A1 (fr) | 1976-04-23 |
GB1477953A (en) | 1977-06-29 |
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