RU2030045C1 - Жидкометаллический контакт для токосъема - Google Patents
Жидкометаллический контакт для токосъема Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030045C1 RU2030045C1 SU4930036A RU2030045C1 RU 2030045 C1 RU2030045 C1 RU 2030045C1 SU 4930036 A SU4930036 A SU 4930036A RU 2030045 C1 RU2030045 C1 RU 2030045C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- metal
- contact
- component
- current collection
- Prior art date
Links
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 5
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Использование: в электротехнике, в частности в электрических машинах, в которых электрический ток передается с их неподвижных элементов на подвижные, и может быть использовано для передачи сильных токов на вращающиеся электроды электролизеров, применяемых в производстве цветных металлов. Сущность изобретения: в жидкометаллическом контакте для токосъема, состоящем из подвижной и неподвижной частей, причем обе части разделены зазором, заполненным металлической жидкостью, в металлическую жидкость введен компонент, электроотрицательный по отношению к основным компонентам жидкости, а свободная поверхность металлической жидкости покрыта слоем электролита, представляющего собой раствор минеральной соли введенного компонента в смеси воды и высокомолекулярной органической жидкости. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в установках, в которых электрических ток передается с их неподвижных электродов на подвижные (вращающиеся), в частности для передачи сильных токов на вращающиеся катоды электролизеров, применяемых в производстве цветных металлов.
Известен жидкометаллический токосъемник, в котором вращающийся электрод выполнен в виде вала и установлен с кольцевым зазором внутри неподвижного электрода, имеющего горизонтальный разъем. В данном зазоре содержится жидкий металл, герметизированный с торцов уплотнениями, сопряженными с неподвижным электродом эластичными манжетами. Уровень жидкого металла в токосъемнике ниже уровня разъема. Наличие уплотнений и эластичных манжет предотвращает разбрызгивание жидкого металла [1].
Основным недостатком этой конструкции является то, что она не обеспечивает защиту металла от воздействия окружающей среды. В результате происходят испарение металла, а также его окисление, загустевание, образование и выпадение твердого осадка. Нарушается электрический контакт за счет налипания окисной пленки на электроды, что приводит к снижению надежности устройства и увеличению потерь электроэнергии.
Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является центробежный ртутный токосъемник, состоящий из внешнего вращающегося чашеобразного электрода (ротора), снабженного радиальными перегородками, и внутреннего неподвижного электрода (статора). В контактном зазоре между электродами помещают ртуть, свободная поверхность которой находится под слоем воды в полости ротора. Вода циркулирует по двум каналам, находящимся внутри статора и имеющим выход в полость ротора.
Вода в данном случае играет двойную роль. Во-первых, она является зазором для ртути, предотвращая ее испарение; во-вторых, охлаждает как саму ртуть, так и электроды [2] (прототип).
Такой токосъемник имеет следующие недостатки.
Вода, вступая во взаимодействие с ртутью и электродами, снижает долговечность и надежность токосъемника, а испаряясь с поверхности вращающегося электрода (ротора), вызывает его усиленную коррозию и образование на нем окисной пленки. Это приводит к увеличению переходного сопротивления на границе ртуть-ротор и, соответственно, увеличению падения напряжения на контакте до 150-200 mV. При непрерывной работе в течение 300 ч колебания величины передаваемого тока достигают 10-15%. Кроме того, наличие воды исключает возможность использования других жидких металлов, кроме ртути, и ограничивает выбор материала электродов, в результате чего существенно сужается область применения токосъемника.
Целью изобретения является повышение надежности и долговечности контакта, получение стабильности токосъема и снижение расхода электроэнергии.
Цель достигается тем, что в жидкометаллическом контакте для токосъема, состоящем из подвижного (вращающегося) электрода (ротора) и неподвижного электрода (статора), причем оба электрода разделены зазором, заполненным металлической жидкостью с защитным покрытием свободной поверхности, в металлическую жидкость введен компонент, электроотрицательный по отношению к основным компонентам жидкости, а свободная поверхность металлической жидкости покрыта слоем электролита, представляющего собой раствор минеральной соли введенного компонента в смеси воды и высокомолекулярной органической жидкости, при этом в качестве металлической жидкости использована легкоплавкая эвтектика состава Ga-In-Sn, в качестве компонента, электроотрицательного по отношению к компонентам металлической жидкости, использован цинк или железо, а в качестве высокомолекулярной органической жидкости использован глицерин или этиленгликоль.
На чертеже представлен жидкометаллический контакт для токосъема, продольный разрез.
Жидкометаллический контакт для токосъема состоит из ротора 1, представляющего собой, например, медный или железный диск на валу 2, и статора 3, представляющего собой, например, полый полуцилиндр, изготовленный из железа, разделенных зазором 4, заполненным металлической жидкостью 5, представляющей собой легкоплавкую эвтектику Ga-In-Sn. В жидкость введен электроотрицательный по отношению к Gа, In и Sn компонент, например Zn или Fе, в количестве 0,01-1,0 мас.%. Свободная поверхность металлической жидкости покрыта слоем электролита 6, представляющего собой 1-20%-ный раствор, например, хлорида или сульфата Zn или Fе в смеси воды и органической жидкости, взятых в соотношении 1;1, например глицерина или этиленгликоля.
Жидкометаллический контакт для токосъема работает следующим образом.
Перед началом работы контакта в зазор 4 заливают металлическую жидкость 5, содержащую электроотрицательный компонент, затем заливают электролит 6, который тонким слоем покрывает свободную поверхность металлической жидкости.
При подаче тока на статор 3 образуется электрическая цепь: статор 3 - металлическая жидкость 5 - ротор 1. Ротор 1 вращается и таким образом происходит токосъем с неподвижного электрода на подвижный. В процессе работы металлическая жидкость постоянно закрыта слоем электролита 6, который предохраняет ее от воздействия окружающей среды. За счет хорошего смачивания электролит также обволакивает выходящую из зазора часть ротора 1, предохраняя ее от коррозии. Электроотрицательный компонент, например Zn, находящийся в металлической жидкости, при подаче напряжения начинает восстанавливаться на роторе 1, который служит катодом и тем самым обеспечивает его постоянную регенерацию, компенсируя процесс растворения ротора в Ga-In-Sn-эвтектике. Кроме того, электролит понижает переходное сопротивление между контактными элементами и тем самым снижает падение напряжения на токосъеме с 150-200 до 1-10 mV, что дает снижение расхода электроэнергии на 7-10 кВт. Жидкометаллический контакт обеспечивает не менее 300 ч безотказной работы со стабильностью токосъема.
Повышение надежности и долговечности жидкометаллического контакта, получение стабильности токосъема и снижение расхода электроэнергии могут быть достигнуты только совокупностью заявленных существенных признаков. Так, испытания с ацетатом цинка в составе слоя защитного электролита дали отрицательный результат: диспергирование металлической жидкости и налипание окисных пленок на ротор. Использование в качестве органической составляющей электролита разного рода технических масел также ухудшает эксплуатационные характеристики устройства вследствие диспергирования электролита.
Claims (4)
1. ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОНТАКТ ДЛЯ ТОКОСЪЕМА, состоящий из подвижного и неподвижного электродов, причем оба электрода разделены зазором, заполненным металлической жидкостью с защитным покрытием свободной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и надежности, получения стабильности токосъема и снижения расхода электроэнергии, в металлическую жидкость введен компонент, электроотрицательный по отношению к компонентам жидкости, а свободная поверхность металлической жидкости покрыта слоем электролита, представляющего собой раствор минеральной соли введенного компонента в смеси воды и высокомолекулярной органической жидкости.
2. Контакт для токосъема по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлической жидкости использована легкоплавкая эвтектика состава Ga - In - Sn.
3. Контакт для токосъема по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонента, электроотрицательного по отношению к компонентам металлической жидкости, использован цинк или железо.
4. Контакт для токосъема по п.1, отличающийся тем, что в качестве высокомолекулярной органической жидкости использован глицерин или этиленгликоль.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4930036 RU2030045C1 (ru) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Жидкометаллический контакт для токосъема |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4930036 RU2030045C1 (ru) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Жидкометаллический контакт для токосъема |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2030045C1 true RU2030045C1 (ru) | 1995-02-27 |
Family
ID=21571164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4930036 RU2030045C1 (ru) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Жидкометаллический контакт для токосъема |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2030045C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2338288C1 (ru) * | 2005-03-23 | 2008-11-10 | Юрий Иосифович Смирнов | Способ изготовления жидкометаллического композиционного контакта |
| WO2016022948A1 (en) * | 2014-08-07 | 2016-02-11 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Continuous coating apparatus for electroceramic coating of metal coil or wire |
| CN110042293A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-07-23 | 浙江大学 | 一种含锌新型低熔点合金材料 |
-
1991
- 1991-04-22 RU SU4930036 patent/RU2030045C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР N 1325613, кл. H 01R 39/30, 1987. * |
| 2. Авторское свидетельство СССР N 1069039, кл. H 01R 39/30, 1984. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2338288C1 (ru) * | 2005-03-23 | 2008-11-10 | Юрий Иосифович Смирнов | Способ изготовления жидкометаллического композиционного контакта |
| WO2016022948A1 (en) * | 2014-08-07 | 2016-02-11 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Continuous coating apparatus for electroceramic coating of metal coil or wire |
| WO2016022957A1 (en) * | 2014-08-07 | 2016-02-11 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Continuous coating apparatus for electroceramic coating of cable |
| US9953747B2 (en) | 2014-08-07 | 2018-04-24 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Electroceramic coating of a wire for use in a bundled power transmission cable |
| CN110042293A (zh) * | 2019-06-04 | 2019-07-23 | 浙江大学 | 一种含锌新型低熔点合金材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4833048A (en) | Metal-sulfur type cell having improved positive electrode | |
| KR100190542B1 (ko) | 무수은알칼리전지 | |
| KR950001257B1 (ko) | 이차전지 | |
| US5110694A (en) | Secondary Li battery incorporating 12-Crown-4 ether | |
| US4717634A (en) | Electric cells utilizing polyaniline as a positive electrode active material | |
| Foos et al. | Synthesis and characterization of semiconductive poly‐1, 4‐dimethoxybenzene and its derived polyquinone | |
| JP6035345B2 (ja) | アルミニウム系金属空気電池 | |
| JP2009272310A (ja) | ビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド塩および環状ペルフルオロアルキレンジスルホニルイミド塩を含有するバッテリー | |
| CN110622347B (zh) | 二次电池和包含二次电池的装置 | |
| US6207324B1 (en) | Zinc sulfur battery | |
| CA1155914A (en) | Stable high drain battery | |
| Hamlen et al. | Anodes for refuelable magnesium‐air batteries | |
| Jansta et al. | Electrochemical corrosion of polytetrafluorethylene contacting lithium amalgam | |
| Paramasivam et al. | Influence of alloying additives on the performance of commercial grade aluminium as galvanic anode in alkaline zincate solution for use in primary alkaline batteries | |
| FR2525396A1 (fr) | Pile au lithium comportant un electrolyte solide forme par une composition vitreuse conductrice | |
| US6485866B1 (en) | LiPO3-based coating for collectors | |
| RU2030045C1 (ru) | Жидкометаллический контакт для токосъема | |
| Fleischmann et al. | The synergetic effect of benzylamine on the corrosion inhibition of copper by benzotriazole | |
| US3928071A (en) | Hermetically sealed primary battery | |
| Kim et al. | Electrochemical Properties of PEO‐Based Polymer Electrolytes Blended with Different Room Temperature Ionic Liquids | |
| Kanno et al. | Rechargeable solid electrolyte cells with a copper ion conductor, Rb4Cu16I7− δCl13+ δ, and a titanium disulphide cathode | |
| CA1043866A (en) | Nonaqueous cell having an electrolyte containing crotonitrile | |
| TW201203660A (en) | Case of a molten-salt battery and molten-salt battery | |
| Adam et al. | Electrochemical corrosion of an Al Mg Cr Mn alloy containing Fe and Si in inhibited alkaline solutions | |
| JP2934452B2 (ja) | 二次電池 |