РТУТНЫЙ ТОКОСЪЕМНИК

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в стационарных бесконтактных электрических генераторах постоянного тока для токосъема выработанной электрической энергии.
Из уровня техники известен спаренный кольцевой токосъемник генератора постоянного тока, к вращающемуся одному кольцу которого подключены аноды всех пар согласно соединенных между собой вращающихся диодов, к вращающемуся другому кольцу токосъемника подсоединены катоды всех пар согласно соединенных между собой вращающихся диодов, общие точки соединения которых подключены к противоположным концам вращающихся проводников ротора, неподвижные контакты спаренного кольцевого токосъемника связаны с выводами «+» и «-» генератора постоянного тока (патент RU 110420, МПК F03D 1/02, 2011 г.) Кольцевой токосъем обеспечивает наивысшую производительность генератора постоянного тока за счет того, что со всех сразу вращающихся в магнитном поле статора проводников ротора одновременно снимается сгенерированный электрический ток.
Недостаток известного устройства состоит в том, что вращающиеся спаренные кольцевые токосъемники имеют не высокую долговечность по причине износа (стирания поверхностей электрического контакта).
Наиболее близким известным техническим решением к предлагаемому в качестве прототипа является ртутный токосъемник, содержащий неподвижный цилиндрический корпус (стакан), токопроводящий вал, подшипник, связывающий токопроводящий вал с неподвижным цилиндрическим корпусом, фетровое уплотнение на токопроводящем валу и ртуть, залитую в промежуток между торцовой поверхностью токопроводящего вала и болтом, установленным на торцовой поверхности неподвижного цилиндрического электрода, внутренняя поверхность которого сопряжена с наружной поверхностью неподвижного цилиндрического корпуса (патент 70414, МПК H01P 36/64, 2007 г.) Жидкая ртуть обеспечивает надежную и долговечную электрическую связь с вращающимся токопроводящим валом.
Недостаток прототипа заключается в том, что жидкая ртуть нагревается при вращении токопроводящего вала и изменяет свое электрическое сопротивление и, следовательно, изменяет силу протекающего тока. Для протекания электрического тока необходима замкнутая электрическая цепь, один из электродов которой в виде неподвижного цилиндрического электрода не изолирован, что ухудшает меры электрической безопасности при эксплуатации известного ртутного токосъемника.
Технической задачей полезной модели является улучшение условий эксплуатации ртутного токосъемника.
Технический результат полезной модели состоит в повышении стабильности коммутируемого электрического тока за счет температурного охлаждения ртути и обеспечения электробезопасности при эксплуатации ртутного токосъемника путем электрической изоляции как подвижных, так и Неподвижных электродов «+» и «-».
Сущность полезной модели состоит в том, что, кроме известных и общих существенных отличительных признаков, а именно: неподвижного цилиндрического корпуса, токопроводящего вала, подшипника, связывающего токопроводящий вал с неподвижным цилиндрическим корпусом, фетрового уплотнения на токопроводящем валу и ртути, предлагаемый ртутный токосъемник содержит дополнительный токопроводящий вал, основную и дополнительную ванны с ртутью, установленными на внутренней боковой поверхности неподвижного цилиндрического корпуса, выполненного из диэлектрического материала, токопроводящие валы выполнены коаксиальными с торцовыми фланцами, каждый из которых погружен в соответствующую ванну с ртутью с возможностью пропускать электрические токи к неподвижным клеммам «+» и «-», фетровое уплотнение установлено на дополнительном токопроводящем валу между ваннами с ртутью.
Новизна полезной модели заключается в том, что предлагаемый ртутный токосъемник содержит дополнительный токопроводящий вал, основную и дополнительную ванны с ртутью, установленными на внутренней боковой поверхности неподвижного цилиндрического корпуса, выполненного из диэлектрического материала, токопроводящие валы выполнены коаксиальными с торцовыми фланцами, каждый из которых погружен в соответствующую ванну с ртутью с возможностью пропускать электрические токи к неподвижным клеммам «+» и «-», фетровое уплотнение установлено на дополнительном токопроводящем валу между ваннами с ртутью, что обеспечивает улучшение условий эксплуатации ртутного токосъемника.
Функциональная схема предлагаемого ртутного токосъемника изображена на чертеже, где обозначено: 1 - внутренний токопроводящий вал; 2 - наружный токопроводящий вал; 3 - цилиндрический корпус, выполненный из диэлектрического материала; 4 - подшипник, связывающий цилиндрический диэлектрический корпус 3 корпус с наружным токопроводящим валом 2; 5 и 11 - ванны, заполненные с ртутью 6 и 9 соответственно; 7 и 10 - фланцы наружного и внутреннего токопроводящих валов 2 и 1 соответственно; 8 - фетровое уплотнение.
На чертеже показано, что внутренний токопроводящий вал 1 коаксиально расположен внутри наружного токопроводящего вала 2, которые установлены внутри диэлектрического цилиндрического корпуса 3 с помощью подшипника 4. Подшипник внутреннего токопроводящего вала 1 на чертеже не показан. Ванны 5 и 11, наполненные ртутью 6 и 9, размещены на боковой внутренней поверхности диэлектрического цилиндрического корпуса 3. Периферийные части фланцев 7 и 10 погружены в ванны 5 и 11 с ртутью 6 и 9, которые электрически связаны с неподвижными клеммами «+» и «-». Фетровое уплотнение 8 установлено на внутреннем токопроводящем валу 1 и разделяет полости ванн 5 и 11 с ртутью 6 и 9 между собой для их изоляции луг от друга. К токопроводящим валам 1 и 2 могут быть подключены аноды и катоды всех спаренных вращающихся диодов обмоток ротора генератора постоянного тока (патент 110420, МПК F03D 1/02, 2011 г.).
Предлагаемый ртутный токосъемник работает следующим образом.
При вращении коаксиально расположенных токопроводящих валов 1 и 2 через их фланцы 7 и 10, погруженные в ванны 5 и 11 с ртутью 6 и 9, протекают токи к неподвижным клеммам «+» и «-», что обеспечивает, как и в прототипе, бесконтактный токосъем. Для температурной стабилизации ртути 6 и 9 вращающиеся фланцы 7 и 10 перемешивают ртуть 6 и 9 в ваннах 5 и 11, что стабилизирует силу протекающего тока. Все токопроводящие детали и узлы предлагаемого ртутного токосъемника размещены в диэлектрическом цилиндрическом корпусе 3, который обеспечивает необходимую электробезопасность при его эксплуатации. Внутри диэлектрического цилиндрического корпуса 3 можно установить брикеты с серой или марганцево-кислым калием для меркуризации (нейтрализации) паров ртути при аварийном разрушении корпуса 3.
Промышленная осуществимость полезной модели обосновывается тем, что в ней используются известные в аналоге и прототипе элементы, узлы и механизмы по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлена модель ртутного токосъемника в 2014 году.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что повышается не менее чем на 20…30% стабильность протекающего электрического тока через ртутный токосъемник за счет температурной стабилизации ртути. Кроме того, улучшаются меры электробезопасности путем изоляции всех токоведущих узлов и деталей ртутного токосъемника.