SU1758740A1 - Жидкостное токосъемное устройство - Google Patents

Abstract

Использование: в электротехнике, в подводах электрического тока к вращающимс  част м электрических машин и аппаратов . Сущность изобретени : устройство состоит из вращающегос  цилиндрического электрода, неподвижного электрода, жид- кометаллического контакта, кольцевых посто нных магнитов, кольцевых магнитопро- водов, неэлектропроводной магнитной жидкости , дополнительных колец, основных колец, штифтов, штуцеров, защитной жидкости , а также содержит лопатки, соедини- тельные отверсти  и установочные отверсти , выполненные на дополнительных кольцах, и радиальные лопатки, устано- вочные отверсти , выполненные на основных кольцах. Магнитное поле, созданное посто нными магнитами, удерживает жидкометаллический контакт и неэлектропроводную жидкость в зоне лопаток вокруг вращающегос  электрода. Пространство между контактом и неэлектропроводной жидкостью заполнено защитной жидкостью . Электрический ток с неподвижного электрода на вращающийс  электрод передаетс  по жидкометаллическому контакту. 5 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  подвода электриче- ского тока к вращающимс  част м электрических машин и аппаратов.

Известно токосъемное устройство с жидкометаллическим контактом, состо щее из вращающегос  цилиндрического контакта , сопла, закрепленного на корпусе электрической машины, в состав которой входит токосьемное устройство, насадки сопла, выполненной в виде цилиндрической втулки и прижимающейс  к вращающемус  контакту упругим элементом. Сопло и насадка заполнены жидким металлом и составл ют неподвижный контакт.

При работе устройства жидкий металл, попада  в полость насадки, обращенную к ротору, стремитс  отжать ее от ротора. Насадка , свободно установленна  на конце сопла , под действием жидкого металла может перемещатьс  вдоль сопла, при этом зазор между насадкой и ротором определ етс  давлением жидкого металла и жесткостью упругого элемента.

Недостаток известного токосьемного устройства заключаетс  в значительном расходе жидкого металла, который смачивает поверхность вращающегос  цилиндрического контакта, захватываетс  вращающимс  контактом, а затем, вследствие действи  центробежных сил, срываетс  с его поверхности. Расход жидкого металла возрастает с увеличением угловой скорости вращающегос  цилиндрического контакта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  тоvi ел

00 XI О

косъемное устройство, содержащее неподвижный электрод, выполненный в виде стакана , вращающийс  электрод в виде хвостовика вала, два уплотнител , которые расположены внутри неподвижного электрода и охватывают подвижный. Между уплотнени ми находитс  защитна  жидкость из класса аминоспиртод. Полость неподвижного электрода, ограниченна  хвостовиком вала и уплотнением, заполнена жидким металлом, представл ющим собой сплав на основе галли . С неподвижным электродом соединены два штуцера, предназначенные дл  заливки жидкого сплава и защитной жидкости.

Передача тока от неподвижного к вращающемус  Электроду осуществл етс  через жидкометаллический контакт. Защитна  жидкость предназначена дл  надежной защиты жидкого металла от воздействи  внешней среды.

Недостаток токосъемного устройства заключаетс  в его невысоких эксплуатационных характеристиках - низкой надежности и значительному расходу защитной жидкости. Указанный недостаток объ сн етс  наличием уплотнений и низкой в зкостью защитной жидкости. Уплотнени , расположенные на вращающемс  электроде , не обеспечивают достаточной герметич ности в пространствах между ними. Поэтому происходит чрезмерна  утечка защитной жидкости и смешивание защитной жидкости с жидким металлом. Кроме того, наличие уплотнений сальникового типа ограничивает скорость вращени  подвижного контакта.

Цель изобретени  - улучшение эксплуатационных характеристик путем повышени  надежности и допустимых угловых скоростей вращени  подвижного электрода .

Поставленна  цель достигаетс  благодар  тому, что жидкостное токосъемное устройство снабжено двум  кольцевыми посто нными магнитами, прилегающими одноименными полюсами к торцам неподвижного электрода, а у противоположных полюсов магнитов установлено по одному кольцевому магнитопроводу, внутри каждого посто нного магнита в защитной жидкости установлено кольцо, имеющее с обоих торцов радиально направленные лопатки, упирающиес  с одной стороны в кольцевой магнитопровод, с другой - в неподвижный электрод, внутри каждого указанного кольца канцентрично установлено и соединено с ним дополнительное кольцо с радиальными отверсти ми и лопатками по торцам, внешн   образующа  которых выполнена

под углом к цилиндрической образующей кольца, а их внутренние поверхности охватывают вращающийс  электрод, вращающийс  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 до0 полнительных колец размещена неэлектропроводна  магнитна  жидкость, а жидкометаллический контакт выполнен магнитопроводным.

Улучшение эксплуатационных характе5 ристик устройства достигаетс  тем, что в данном устройстве его надежность повышаетс  устранением сальниковых уплотнений и заменой их магнитожидкостными, а эксплуатационные расходы уменьшаютс  уст0 ранением утечек защитной жидкости и жидкого металла. С этой целью жидкометаллический контакт выполнен магнитопроводным , в качестве уплотн ющего материала применена неолектропроводна  магнитна 

5 жидкость на основе соединений, не взаимодействующих с защитной жидкостью, а не- подвижный электрод, кольцевые магнитопроводы, вращающийс  электрод и дополнительные кольца составл ют единый

0 магнитопровод устройства, в котором источником магнитного пол , удерживающего жидкометаллический контакт и неэлектропроводную магнитную жидкость,  вл ютс  кольцевые посто нные магниты. Дл  увели5 чени  надежности работы за счет предотвращени  смешивани  неэлектропроводной магнитной жидкости, жидкометаллического контакта и защитной жидкости в устройстве введены основные и дополнительные коль0 ца. Основные кольца имеют с обоих торцов радиально направленные лопатки, упирающиес  с одной стороны в кольцевой магнитопровод , с другой - в неподвижный электрод и выполн ют функцию успокоите5 лей защитной жидкости. Основные кольца  вл ютс  фиксаторами дополнительных колец . Дополнительные кольца имеют радиальные отверсти  и лопатки по торцам, внешн   образующа  которых выполнена

0 под углом к цилиндрической поверхности кольца, а их внутренние поверхности охватывают вращающийс  электрод, Лопатки своими кромками создают высокий градиент магнитного пол  у поверхности вращз5 ющегос  электрода, посредством чего удерживаютс  и формируютс  объемы неэлектропроводной магнитной жидкости и жидкометаллического контакта.

На фиг. 1 представлено сечение устройства в вертикальной плоскости: на фиг. 2 основное кольцо, вид по оси устройства; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - дополнительное кольцо, вид по оси устройства; на фиг. 5 - то же, вид сбоку.

Жидкостное токосьемное устройство состоит из вращающегос  цилиндрического электрода 1, неподвижного электрода 2, жидкометаллического контакта 3, кольцевых посто нных магнитов 4 и 5, кольцевых магнитопроводов 6 и 7, неэлектропровод- ной 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 соедини- тельных отверстий 19 и установочные отверсти  20. Основные кольца 11 и 12 содержат радиально направленные лопатки 21 и 22, а также установочные отверсти  23.

Между вращающимс  электродом 1 и охватывающим его неподвижным электродом 2 помещен магнитопроводный жидко- металлический контакт 3, в качестве которого применена суспензи  высокодисперсного магнитного порошка в расплаве на основе галли . С обеих сторон неподвижного электрода 2 установлены одноименными полюсами к нему посто нные магниты 4 и 5, к противоположным поверхност м которых примыкают кольцевые магнитопро- воды 6 и 7. Между кольцевыми магни- топроводами 6 и 7 и вращающимс  электродом 1 помещена неэлектропроводна  магнитна  жидкость 8. Основные кольца 11 и 12 расположены по обе стороны неподвижно- го электрода 2, каждое из них охватывает одно из дополнительных колец 9 или 10 и соединены с ними при помощи штифтов 13 в установочных отверсти х 20 и 23. Лопатки 17 и 18 по торцам дополнительных колец 9, 10 расположены параллельно образующей поверхности вращающегос  электрода 1, причем лопатки 17 наход тс  в неэлектропроводной уплотн ющей магнитной жидкости 8, а лопатки 18 - в жидкометаллическом контактеЗ. Радиально направленные лопатки 21 основных колец 11, 12 упираютс  в неподвижный электрод, а лопатки 22 в кольцевые магнитопроводы 6 и 7. Пространство между вращающимс  электродом 1, непод- вижным электродом 2, посто нными магнитами 4, 5 и кольцевыми магнитопроводами б и 7 заполнены защитной жидкостью 16. В неподвижном электроде 2 имеютс  отверсти , в которых установлены штуцеры 14 и 15.

В работающем жидкостном токосъем- ном устройстве электрический ток с вращающегос  электрода 1 передаетс  к неподвижному электроду 2 через жидкометаллический контакт 3, удерживаемый магнитным полем посто нных магнитов 4 и 5. Магнитное поле посто нных магнитов 4 и 5 замыкаетс  через неподвижный электрод 2. вращающийс  электрод 1 и параллельно через дополнительные кольца 9. 10, незлект- ропроводную магнитную жидкость 8 и кольцевые магнитопроводы 6, 7. Лопатки 17 и 18 колец 9 и 10 создают высокоградиентное магнитное поле по кра м жидкометаллического контакта 3 и магнитной жидкости 8, предотвраща  их вращательное движение и увеличива  площадь контакта с вращающимс  электродом 1. Лопатки 21 и 22 колец 11 и 12 предотвращают вращательное движение защитной жидкости 16, а соединительные отверсти  19 колец 9 и 10 дают возможность заполнени  защитной жидкостью 16 пространства между кольцами 9,10 и вращающимс  электродом 1.

Изобретение позвол ет повысить надежность устройства и уменьшить эксплуатационные расходы.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Жидкостное токосьемное устройство, содержащее вращающийс  цилиндрический электрод, охватывающий его неподвижный электрод и расположенный между ними жидкометаллический контакт, защитную жидкость, отличающеес  тем, что, с целью улучшени  эксплуатационных характеристик путем повышени  надежности и допустимых угловых скоростей, устройство снабжено двум  кольцевыми посто нными магнитами, прилегающими одноименными полюсами к торцам неподвижного электрода, а у противоположных полюсов магнитов установлено по одному кольцевому магнитопроводу, внутри каждого посто нного магнита в защитной жидкости установлено кольцо, имеющее с-обоих торцов радиально направленные лопатки, упирающиес  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 отверсти ми и лопатками по торцам, внешн   образующа  которых выполнена под углом к цилиндрической образующей кольца, а их внутренние поверхности охватывают вращающийс  электрод, вращающийс  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 дополнительных колец размещена неэлект- металлический контакт выполнен магнито- ропроводна  магнитна  жидкость, а жидко- проводным.

   # Я 3 12 13,21

   16

   11,12

   Фиг.2

   7 20

   3 J8 17 / / /

   В

   Фиг.1

   11,12

   Я,Н1

   ЗЕШ

   ъ

   ртш

   22 Фиг.З

   20

   Фиг, 4

   19

   фиг.5