УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ МЕЖДУ ВЗАИМНО ПОВОРОТНЫМИ ЧАСТЯМИ ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК H02G11/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в радиолокационных антенных устройствах, телескопах, пневмогидравлических трактах и т.п. для передачи энергии между взаимно поворотными частями оборудования.

Известно устройство для передачи энергии между взаимно поворотными частями, содержащее гибкий энергоноситель, закрепленный на несущей ленте из упругого материала, в ее средней части уложенной петлеобразно в кольцевом зазоре между взаимно поворотными частями с прилеганием вне зоны изгиба к каждой из частей. Это прилегание обеспечивается роликами, вращающимися на осях, параллельных оси вращающейся части и объединенных соединительной обоймой (см. авторское свидетельство СССР №1246216, Н 02 G 11/00, 1986 г.).

Недостатком этого устройства является резкий изгиб кабеля в месте изменения движения кабеля, износ кабеля из-за его трения о ролики, трудоемкость исполнения из-за ввода в устройство двух кольцевых обойм, в которых закреплены вращающиеся на осях ролики, облицованные эластичным материалом, имеющие углубление для прохода кабеля и т.п., а также небольшой угол поворота.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство передачи электроэнергии между взаимно поворотными частями, содержащее две концентрично расположенные взаимно поворотные части, выполненные намагниченными, в кольцевом зазоре между которыми уложен гибкий энергоноситель, соединенный с упругим несущим элементом, выполненным в виде оплетки из магнитного материала (см. авт. свид. СССР №1472990, Н 02 G 11/00, 1989 г.). Гибкий энергоноситель уложен в кольцевом зазоре с изгибом поперек указанного зазора и с прилеганием вне зоны изгиба к каждой из частей.

Недостатком этого устройства, принятого за прототип, является резкий изгиб кабеля поперек концентричного зазора, что снижает надежность его работы, обязательное требование о плотном прилегании кабеля к поверхностям взаимно поворотных частей, что обеспечивается силами магнитного притяжения, а также трудоемкость изготовления из-за ввода в устройство оплетки из магнитного материала, и требование намагничивания взаимно поворотных частей.

Задача настоящего изобретения состояла в упрощении конструкции устройства для передачи энергии между взаимно поворотными частями, увеличении угла поворота частей относительно друг друга и повышении надежности работы устройства. Необходимо, также, было исключить изгиб энергоносителя (кабеля) поперек концентрического зазора между поворотными частями, необходимость плотного прилегания упругой ленты с закрепленным кабелем к поверхностям поворотных частей при работе устройства и намагничивание взаимно поворотных частей.

Указанная задача решается следующим образом: в концентрический зазор между двумя взаимно поворотными частями устанавливается гибкий упругий элемент, выполненный из ленты в виде спиральной пружины, имеющей несколько витков, с закрепленным на ней гибким энергоносителем (кабелем), без изгиба кабеля поперек зазора и без прилегания к взаимно поворотным частям.

Предложенное устройство значительно увеличивает угол поворота по сравнению с прототипом, предохраняет кабель от излома при повороте одной части относительно другой и обеспечивает надежность энергоснабжения между поворотными частями. Для уменьшения межвиткового давления и трения между витками введены опоры качения (скольжения) на боковой поверхности ленты, а на нижней кромке ленты установлены опоры качения (скольжения), расположенные равномерно по ее длине для уменьшения трения ленты о дно устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен аксонометрический чертеж предлагаемого устройства. На фиг.2 и 3 представлена конструкция данного устройства. Фиг.2 - вид сверху, фиг.3 - разрез по оси устройства.

Устройство содержит (см. фиг.1) концентрично расположенные две взаимно поворотные части 1 и 2.

В часть 1 устройства установлена часть 2, образуя концентрический зазор. В кольцевой зазор установлены несколько витков упругой ленты 3 в виде спирали, на которой закреплен гибкий кабель 4, например, с помощью скоб 5.

Один конец упругой ленты закреплен на одной части устройства в месте подвода кабеля, а второй конец - на второй части устройства - в месте отвода кабеля.

При этом для уменьшения трения пружинной ленты о дно корпуса части 1 на нижней кромке ленты 3 установлены опоры качения 7 (см. фиг.3), а для уменьшения межвиткового давления и трения между витками на боковой поверхности ленты 3 (см. фиг.3) установлены опоры качения 6 равномерно по высоте и длине ленты.

Максимальное число оборотов подвижной части (при условии неподвижности второй части) для заданных размеров устройства, толщины пружины и энергоносителя ориентировочно определяется по формуле

,

где η - количество оборотов подвижной части устройства;

R - внутренний размер наружной части;

r - внешний размер внутренней части;

- суммарная толщина пружины (₁,) и энергоносителя (₂).

Возьмем R=100 мм; r=25 мм; =1+5=6 мм, тогда η=3,6 оборотов, что соответствует углу поворота, равному 1296°.

От толщины энергоносителя зависит угол поворота, так если все параметры неизменны кроме толщины энергоносителя, то:

пусть: =1+10=11 мм, тогда

η=1,9 оборота, что соответствует углу поворота, равному 684°.

Для антенн радиолокационных станций угол поворота должен быть больше 360°, т.к. при меньших углах требуется очень большая скорость переброса, чтобы не потерять объект в критической точке.

Конструкция устройства позволяет осуществить следующие варианты передачи энергии между взаимно поворотными частями:

а) части устройства 1 и 2 установлены подвижно (поворотными);

б) часть устройства 1 установлена неподвижно, а часть 2 вращается относительно части 1;

в) часть устройства 2 установлена неподвижно, а часть 1 вращается относительно части 2.

Устройство работает следующим образом. Взаимно поворотные части устройства 1 и 2 устанавливаются так, чтобы угол поворота этих частей вправо и влево от нейтрального положения был бы одинаков. При нейтральном положении витки спиральной пружины 3 не напряжены, пружина находится в свободном состоянии. Установка устройства в нейтральное положение необходима для осуществления реверсивного движения. При вращении одной из взаимно поворотных частей (например внутренней) витки пружины совместно с кабелем начинают перемещаться, возникает некоторая эксцентричность в расположении витков, витки сближаются друг с другом. При дальнейшем вращении они начинают прижиматься к стенке другой (внешней) части устройства до исчезновения зазора.

При обратном вращении, прижатые друг к другу и к стенке устройства, витки пружины с кабелем постепенно отделяются один за другим до достижения нейтрального положения и затем начинают навиваться на другую (внутреннюю) часть вплоть до полного прижатия витков.

Использование предлагаемого устройства позволяет значительно увеличить угол поворота частей 1 и 2 друг относительно друга, упростить конструкцию и повысить надежность его работы, т.к. отсутствуют резкие (большие) изгибы энергоносителя и упругого несущего элемента (пружины).

Устройство может быть использовано в радиолокационных антенных устройствах, телескопах, пневмогидравлических трактах и т.п. Устройство содержит гибкий энергоноситель, закрепленный на упругом несущем элементе и помещенный в концентрическом зазоре между взаимно поворотными частями. Упругий несущий элемент выполнен в виде имеющей несколько витков спиральной ленты, концы которой закреплены на внутренней и внешней частях устройства. Изобретение позволяет исключить изгиб энергоносителя поперек зазора, упростить конструкцию, увеличить угол поворота частей относительно друг друга и повысить надежность работы. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для передачи энергии между взаимно поворотными частями оборудования, содержащее гибкий энергоноситель, закрепленный на упругом несущем элементе и помещенный в зазоре между концентрично расположенными взаимно поворотными внутренней и внешней частями устройства, отличающееся тем, что упругий несущий элемент выполнен из ленты в виде спиральной пружины, имеющей несколько витков, концы которой закреплены на внутренней и внешней частях устройства.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на нижней кромке ленты установлены равномерно по длине опоры качения.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на боковой поверхности ленты установлены равномерно по длине и высоте опоры качения.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя и внутренняя части устройства установлены подвижно.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя часть устройства закреплена, а внешняя вращается относительно внутренней.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя часть устройства закреплена, а внутренняя вращается относительно внешней.