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水銀滑環(huán)工作原理及典型應(yīng)用（轉(zhuǎn)載）
一．水銀滑環(huán)工作原理
什么是水銀滑環(huán)呢？簡單的說,，就是以水銀為流體介質(zhì)的一種導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭,，是一種工業(yè)零部件。水銀滑環(huán)的工作原理是利用水銀導(dǎo)電,，水銀代替電刷,，具有無磨損的優(yōu)點。水銀滑環(huán),，又叫水銀導(dǎo)電環(huán)或者是水銀導(dǎo)電滑環(huán),，水銀旋轉(zhuǎn)接頭。
二．水銀導(dǎo)電滑環(huán)與傳統(tǒng)滑環(huán)的優(yōu)勢
水銀導(dǎo)電滑環(huán)與傳統(tǒng)碳刷滑環(huán)大的不同點在于它主要以液態(tài)水銀為導(dǎo)電介質(zhì),，將固定端與旋轉(zhuǎn)端集成在一起,，旋轉(zhuǎn)的時候不需要使用碳刷來進行導(dǎo)電傳遞，而直接使用水銀來進行導(dǎo)電傳遞,。而滑環(huán)主要是指2個零部件之間的連接方式,，在主動部件和固定部件之間，采用電刷作為信號傳遞連接的一種精密零部件,，它實現(xiàn)了2個相對旋轉(zhuǎn)部件之間的電流,，功率，溫度信號的傳遞,，水銀滑環(huán)主要是指傳輸介質(zhì)主要以水銀為主的滑環(huán),。它和傳統(tǒng)的集電環(huán)有著很大的區(qū)別，優(yōu)點是使用可靠,，精度高,，支持高環(huán)道,，高電流。
三．水銀導(dǎo)電滑環(huán)的特點
水銀滑環(huán)與其他滑環(huán)相比較,，由于采取了流體作為介質(zhì),，使得其具有結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小的特點,。正是這個特點,，讓水銀滑環(huán)在微小精密儀器領(lǐng)域成為*的角色。由于水銀的流體特性,，水銀滑環(huán)轉(zhuǎn)動的時候無磨損,，壽命比一般滑環(huán)要長很多倍，它是非常合適需要頻繁轉(zhuǎn)動的導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭的,。由于水銀滑環(huán)轉(zhuǎn)動部分無復(fù)雜的物理機械結(jié)構(gòu),，使得其具有產(chǎn)品可靠性*的優(yōu)點，同時具有免維護,、無雜訊,、無噪音、轉(zhuǎn)速高,、信號不失真,、接觸電阻小、傳遞電流大等特性,。正是有了上面這些優(yōu)點和特性,，水銀滑環(huán)產(chǎn)品具有非常高市場吸引力和競爭力。雖然價格相對昂貴,，但在很多高精尖領(lǐng)域都占有一席之地,。
四．水銀滑環(huán)的應(yīng)用領(lǐng)域
水銀的導(dǎo)電性能非常的強，因此傳統(tǒng)電滑環(huán)的應(yīng)用領(lǐng)域水銀滑環(huán)都能代替,，但是由于水銀滑環(huán)的制造成本相對較高,，建議應(yīng)用于精密 的設(shè)備上。
●工業(yè)機械-加工中心,、旋轉(zhuǎn)工作臺,、起重設(shè)備塔樓、卷線輪,、測試設(shè)備,、包裝機械等；
●磁性傳動器,、處理程序控制設(shè)備,、轉(zhuǎn)臺式傳感器、應(yīng)急照明燈,、機器人,、雷達等,；
●制造和控制設(shè)備；
●展覽/顯示設(shè)備,、消費電子產(chǎn)品,、旋轉(zhuǎn)燈箱、水平鍍銀線,、染色設(shè)備,；
●醫(yī)療設(shè)備、手術(shù)燈,、管內(nèi)攝影機
高頻電鍍設(shè)備是一種非常昂貴的設(shè)備，高頻電鍍設(shè)備的分類方法主要從水銀滑環(huán)原理方面來分類的,，從電鍍原理可知,，電鍍電源必須是直流電源或脈沖電源。各類鍍槽對電源的要求也不盡相同,，電鍍時水銀滑環(huán)的電流,、電壓應(yīng)控制在一定的誤差范圍內(nèi)。故選用高頻開關(guān)電源,，具有恒壓,、恒流、恒電流密度控制功能,，采用igbt模塊和*的驅(qū)動保護方式,。
水電鍍工藝是指在電鍍流程中需要對電鍍鍍件進行漂洗工序的電鍍類型。電鍍電源是將工頻交流電變換為不同電壓,、頻率和波形的直流電設(shè)備,。在晶閘管整流器中主要應(yīng)用“整流”技術(shù)，在高頻開關(guān)電源中既應(yīng)用“整流”技術(shù)又應(yīng)用“逆變”技術(shù),。
電鍍電源主要由主電路和控制電路組成,。 用 途: 水電鍍設(shè)備廣泛應(yīng)用于機械、冶金,、電鍍,、鍛壓、鑄造,、五金,、電子、電器,、建筑等領(lǐng)域由plc實現(xiàn)對其進行水銀滑環(huán)本地控制和遠(yuǎn)端控制機及其轉(zhuǎn)換,，為實際生產(chǎn)帶來了便利。在這樣的電鍍設(shè)備中,，水銀滑環(huán)作為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的關(guān)鍵零部件,，其溫度的控制非常重要,。自動電鍍生產(chǎn)線采用*的設(shè)備及自動控制系 地提高了電鍍生產(chǎn)的效率，便于實現(xiàn)全線集中監(jiān)控,，系統(tǒng)穩(wěn)定,、可靠、安全,，電鍍的原理非常簡單,電鍍指借助外界水銀滑環(huán)直流電的作用,，在溶液中進行電解反應(yīng)，使導(dǎo)電體例如金屬的表面沉積一金屬或合金層,。 下面舉個例子做個簡單的說明,硫酸銅鍍液主要有硫酸銅,、硫酸和水，由于電解除油和電鍍槽對溫度的要求比較高,，它直接影響了鍍件產(chǎn)品的質(zhì)量,，為此我們選用了溫度控制系統(tǒng)。溫控系統(tǒng)原理：當(dāng)溫度傳感器所測槽液溫度低于溫控儀設(shè)定溫度時,，溫控儀輸出信號,，驅(qū)動繼電器，加熱管繼續(xù)加熱,；當(dāng)所測水銀滑環(huán)溫度高于設(shè)定溫度時,，溫控儀停止輸出，加熱管停止加熱,。 這對于水銀滑環(huán)的壽命來說都是非常關(guān)鍵的因素,，對于系統(tǒng)由溫控儀、溫度傳感器,、加熱管以及繼電器組成的例子,， 用電解的方法將金屬沉積于導(dǎo)體(如金屬)或非導(dǎo)體(如塑料、陶瓷,、玻璃鋼等)表面,，從而提高其耐磨性,增加其水銀滑環(huán)導(dǎo)電性,并使其具有防腐蝕和裝飾功能。對于非導(dǎo)體制品的表面,，需經(jīng)過適當(dāng)?shù)靥幚恚ㄓ檬?、?dǎo)電漆、化學(xué)鍍處理,，或經(jīng)氣相涂層處理）,，使其形成導(dǎo)電層后,才能進行電鍍。
電鍍時,將被鍍的制品接在陰極上,，要鍍的金屬接在陽極上,。例如在銅板上鍍鎳，以含硫酸鎳的水溶液作電鍍液。通電后,，陽極上的鎳逐漸溶解成正離子,，而在陰極的銅板表面上不斷有鎳析出。 甚至也有其它添加劑,。
電解液是用含有與陽極金屬相同離子的溶液,。通電后，陽極逐漸溶解成金屬正離子,，溶液中有相等數(shù)目的金屬離子在陰極上獲得電子隨即在被鍍制品的表面上析出,，形成水銀滑環(huán)金屬鍍層。硫酸銅是銅離子(Cu2+)的來源,，當(dāng)溶解于水中會離解出銅離子,，銅離子會在陰極(工件)還原(得到電子)沈積成金屬銅。這個沉積過程會受鍍浴的狀況如銅離子濃度,、酸堿度(pH),、溫度、攪拌,、電流,、添加劑等影響,。
這些高頻電鍍設(shè)備中,，水銀滑環(huán)的作用非常關(guān)鍵，不過作為耗材的一部分,，水銀滑環(huán)的用量也非常大,，因此，對于水銀滑環(huán)的質(zhì)量要求非常高,。
由于印刷機械的成本非常的昂貴,，因此，在很多時候,，旋轉(zhuǎn)連接的部分都是采用進口水銀滑環(huán)來實現(xiàn)的,，在 刷機械中，一臺設(shè)備的費用在幾百萬到幾千萬左右,，因此這個成本占到整個成本一個非常小的部分,。一般意義上的印刷機械是印刷機、裝訂機,、制版機等機械設(shè)備和其它輔助機械設(shè)備的統(tǒng)稱,。由于種類比較多，這些機械設(shè)備都有不同的性能和用途,，因此,，組成導(dǎo)電環(huán)的機械結(jié)構(gòu)和形式都不一樣。
在發(fā)達國家,由于有比較成熟 印刷技術(shù)環(huán)境,，因 廣泛采用,，UV印刷,、無水膠印技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，此類印刷品普遍采用傳統(tǒng)調(diào)幅加網(wǎng)的高線數(shù)加網(wǎng)(300線/英寸以上,，甚至達到400線/英寸),，水銀滑環(huán)的 電流可大3000A,不過這種類型的水銀滑環(huán)，價格都在5位數(shù)以上,，一般的設(shè)備都不能使用,，只有 備上才可以使用，而且在這種大電流和精度下,，人眼在普通視距內(nèi)(距離紙 張表面10cm左右)已經(jīng)很難分辨出常規(guī)175線/英寸或200線/英寸加網(wǎng)線數(shù)下所能夠分辨出的網(wǎng)點,、網(wǎng)線、玫瑰斑,、莫爾紋等視覺干擾情況,。由于水銀滑環(huán)的廣泛引用，部分印刷品采用了大電流調(diào)頻加網(wǎng)技術(shù),。這種技術(shù)在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)后,，受當(dāng)時工藝、印刷材料的限制并沒有得到廣泛的應(yīng)用,。但現(xiàn)在已經(jīng)有相當(dāng)多的高精細(xì)印刷品開始采用這一技術(shù),，能夠以更高的精細(xì)程度表現(xiàn)細(xì)節(jié)，這種新型的技術(shù),，水銀滑環(huán)在印刷機械中的應(yīng)用大幅增長,，并且由于網(wǎng)點的分布是隨機的，正是由于水銀滑環(huán)的應(yīng)用,，在旋轉(zhuǎn)部分能夠無損的傳輸大電流,，因此傳統(tǒng)調(diào)幅加網(wǎng)所固有的玫瑰斑、莫爾紋等干擾現(xiàn)象得到根本解決,，在漸變色的表現(xiàn)上也更勝*,。
在很多場合和條件環(huán)境下，導(dǎo)電滑環(huán)和電刷滑環(huán)并不能真正的派上用場,，這個時候就需要水銀滑環(huán)了,，作為一種特殊的材料組成的滑環(huán)，在某些領(lǐng)域的優(yōu)勢以及不可替代是顯而易見的,。水銀滑環(huán)簡單的說,，就是以水銀為流體介質(zhì)的一種導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭，是一種工業(yè)零部件,，與傳統(tǒng)碳刷滑環(huán)大的不同點在于它主要以液態(tài)水銀為導(dǎo)電介質(zhì),，將固定端與旋轉(zhuǎn)端集成在一起，旋轉(zhuǎn)的時候不需要使用碳刷來進行導(dǎo)電傳遞，而直接使用水銀來進行導(dǎo)電傳遞,。而滑環(huán)主要是指2個零部件之間的連接方式,，在主動部件和固定部件之間，采用電刷作為信號傳遞連接的一種精密零部件,，它實現(xiàn)了2個相對旋轉(zhuǎn)部件之間的電流,，功率，溫度信號的傳遞,，水銀滑環(huán)主要是指傳輸介質(zhì)主要以水銀為主的滑環(huán),。
它和傳統(tǒng)的集電環(huán)有著很大的區(qū)別，優(yōu)點是使用可靠,，精度高,，支持高環(huán)道，高電流,。超導(dǎo)實驗中就有利用水銀,，它的導(dǎo)電性用來實現(xiàn)微弱信號的傳遞，還比如恒溫箱里的水銀導(dǎo)電表控溫等等,。由于水銀是液體,，又能導(dǎo)電，因此在滑環(huán)里面?zhèn)鬟f信號和控制電流非常合適,，更適用于傳統(tǒng)滑環(huán)不能勝任的領(lǐng)域,，比如高轉(zhuǎn)速，低阻抗,，低干擾等場合,。其中應(yīng)用場合主要有自動化包裝領(lǐng)域的包裝機械,，包裝機械手,，自動化包裝機器人等，在監(jiān)控設(shè)備里面,，就有旋轉(zhuǎn)電視攝像機,，旋轉(zhuǎn)舞臺燈具，旋轉(zhuǎn)電腦燈,，旋轉(zhuǎn)高速球,，旋轉(zhuǎn)監(jiān)控頭等，其他工業(yè)設(shè)備中有繞線設(shè)備,，半導(dǎo)體裝置,，電阻切割設(shè)備，測試控制設(shè)備等等,。
水銀滑環(huán)的應(yīng)用范圍非常廣泛,！從傳統(tǒng)行業(yè)到新型行業(yè)，從民用行業(yè)到軍用行業(yè)，都使用到了水銀滑環(huán),。水銀作為一種大家都知道的材質(zhì),，是一種良好的導(dǎo)體，相比與銅等其他材料,，它的導(dǎo)電性能也不差,，由于它是液態(tài)，形狀可以隨意變化,，因此和銅等材料比,，有些場合，更具有適用性,，可以說傳統(tǒng)滑環(huán)能應(yīng)用的場合,，水銀滑環(huán)都能勝任， 的不足就是水銀滑環(huán)的造價相對比較昂貴,，所以市場價格比電滑環(huán)要高出一截,，應(yīng)用在比較
大批量的中低端設(shè)備就有影響了，會對整機產(chǎn)品成本有一定的提高,，造成市場競爭力不足,。這幾年，水銀的導(dǎo)電性廣泛的應(yīng)用在滑環(huán)這個行業(yè)里面,，尤其以美國為代表的水銀滑環(huán),，發(fā)展的比較好。國內(nèi)傳統(tǒng)滑環(huán)相比而言,，還差一個臺階,。在未來幾年，隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的升級,，成本的越來月低廉,，很多傳統(tǒng)行業(yè)的碳刷滑環(huán)都將使用水銀滑環(huán)來代替。那時候其應(yīng)用范圍的深度和廣度都會越來越大,。
因此,，具有以上兩種特殊屬性的物質(zhì)在滑環(huán)行業(yè)應(yīng)用恰到好處。現(xiàn)代工業(yè)正處于一個快速發(fā)展的階段,，從以前的粗狂到現(xiàn)在的越來越精密化,，現(xiàn)代化來進行，體積也從原來的龐然大物變成現(xiàn)在越來越精密,。尤 備制造業(yè)以及精密自動化機器人領(lǐng)域,，水銀滑環(huán)的用途更加的廣闊。
相比較其他滑環(huán)而言,，由于介質(zhì)是流體,，造就了其結(jié)構(gòu)緊湊,，尺寸小的特性，這個特點,，在特殊的微小精密儀器領(lǐng)域的主要角色非水銀滑環(huán)莫屬,。正是由于水銀的特性，滑環(huán)轉(zhuǎn)動的時候無磨損,，壽命比一般的要長很多倍,，在需要頻繁轉(zhuǎn)動的導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭，它是非常合適的,。由于轉(zhuǎn)動部分無復(fù)雜的物理機械結(jié)構(gòu)使得產(chǎn)品更可靠免維護,，無雜訊，無噪音,，轉(zhuǎn)速高,，價格低信號不失真，接觸電阻小,，傳遞更大電流,。正是有了上面這些特性，水銀滑環(huán)的優(yōu)點使得其產(chǎn)品非常具有吸引力和競爭力,。雖然價格昂貴,，但在很多領(lǐng)域都占有一席之地。
