КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКОСЪЕМНЫХ КОНТАКТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2006 года по МПК H01R39/20 

Описание патента на изобретение RU2274936C1

Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано для изготовления токосъемных контактных элементов городского электрического транспорта и железнодорожного (вставки троллейбусов, трамваев, локомотивов и электрощетки) и в других машинах с аналогичными условиями токосъема.

Известна композиция, содержащая твердую фенолформальдегидную смолу, графит и термообработанный нефтяной кокс, при этом она в качестве термообработанного нефтяного кокса содержит прокаленный нефтяной кокс со структурной характеристикой 3-5 баллов, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

- твердая фенолформальдегидная смола 25-27- прокаленный нефтяной кокс со структурной характеристикой 3-5 баллов68-72- графит до 100

(патент №1790201 от 10.05.95, кл. С 08 L 61/10).

Данная композиция наряду с высокими механическими свойствами имеет очень высокое электрическое сопротивление и ее использование для изготовления токосъемных контактных элементов практически невозможно.

Термообработка отпрессованных изделий изобретением не предусмотрена. Известен способ изготовления материала для токопроводящих контактных элементов, включающий операции совместного размола, смешения компонентов, прессование из полученного порошка изделий и их термообработку, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

- молотые отходы обожженного материала 1-16- молотые отходы графитированного материала 1-16- углеродный аэрогель 2-20- технический углерод 2-20- графит 3-6- кокс 6-32- связующее остальное

(патент №2075805 от 31.12.92 г., кл. Н 01 R 43/12).

Недостатком указанной композиции являются невысокие механические свойства из-за низкого содержания кокса при достаточно высокой электропроводности, это подтверждено данными по коэффициенту трения и среднему износу изделий, изготовленных из нее.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является композиция, в которую входит электрографит, фенолформальдегидная смола, алюминий и которая содержит прокаленный кокс и стеарат цинка при следующем соотношении компонентов мас.%:

- электрографит 67,0-75,0- фенолформальдегидная смола 11,0-20,0- прокаленный кокс 5,0-12,0- стеарат цинка 0,5-2,0- алюминии остальное

(патент №1809725, кл. Н 01 R 39/20 от 20.09.90 г.).

Изделия имеют высокую электропроводность, однако из-за низкого содержания кокса и фенолформальдегидной смолы они обладают низкой механической прочностью и износостойкостью, это подтверждают данные испытаний изделий, изложенные в патенте.

Технической целью изобретения является повышение механических свойств изделий, полученных из предлагаемой композиции при их высокой электропроводности, повышение их эксплуатационных свойств.

Техническая задача решается тем, что предлагаемая композиция для изготовления токосъемных контактных элементов содержит прокаленный кокс, искусственный графит, фенольное связующее, стеарин, где соотношение кокс : графит находится в пределах от 1 до 3, при этом требуемое электросопротивление изделий достигается термообработкой при температуре от 800 до 1000 град. Цельсия в восстановительной среде, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

- прокаленный кокс 40-60- искусственный графит 20-40- фенолформальдегидная смола 21-30- стеарин 0,5-1,5

Такой состав композиции и проводимая термообработка изделий при указанных температурах позволяет обеспечивать изделия необходимыми свойствами и прежде всего высокой электропроводностью и механической прочностью, что в конечном счете гарантирует требуемые эксплуатационные характеристики: коэффициент трения и износ изделий.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемой композиции соотношение кокс, графит находится в пределах от 1 до 3, при этом требуемое электросопротивление изделий достигается введением операции их термообработки при температуре 800-1000 град. Цельсия в восстановительной среде, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

- прокаленный кокс 40-60- искусственный графит 20-40- фенолформальдегидная смола 21-30- стеарин 0,5-1,5

таким образом, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».

Заявителю не известны технические решения, обладающие указанной совокупностью отличительных признаков, обеспечивающих достижение указанного результата и, следовательно, по мнению заявителя, заявленное решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Изобретение может быть использовано для прессования, например, токосъемных элементов для существующих электрических транспортных средств, поэтому соответствует критерию «промышленной применимости».

Предложенная композиция позволяет изготавливать изделия с высокими механическими и электрическими характеристиками, что существенно увеличивает стойкость изделий к динамическим и электрическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Изобретение может быть использовано для прессования изделий относится к существующим токосъемным и токоподводящим устройствам троллейбусов, трамваев, железнодорожных локомотивов и других электрических агрегатов.

Пример 1 (предлагаемая композиция). Контактные вставки токоприемников троллейбусов изготовлены по различным вариантам композиции (при этом содержание связующего было 25%, температура обработки была 1000 град. Цельсия), определены их свойства и они были испытаны на одном маршруте в сухую ясную погоду при температуре воздуха 24-26 град. Цельсия. Результаты представлены в табл.1 и 2.

Пример 2 (по прототипу). Контактные вставки изготовлены в соответствии с формулой изобретения и испытаны в условиях, аналогичных примеру 1. Результаты представлены в табл.1.

Табл.1Соотношение кокс/графитМех.прочность при сжатии, ГОСТ 7855-84, МПаУдельн. электр. сопрот, МкОм·мКоэфф. тренияПробег на вставке, кмКоличество поломок, %Износ контактного провода, мкмПрототип (1:5)55,022,00,175650250,175Предлагаемый 1:162,019,10,167780100,1502:173,019,60,16185050,1633:181,021,30,152890Нет0,1624:187,028,70,155930Нет0,2205:191,033,70,167870100,2426:194,037,10,169910150,263

Из анализа полученных результатов следует, что при увеличении соотношения кокс : графит от 1:1 до 6:1 идет значительное увеличение механической прочности, практически не изменяя коэффициент трения, но учитывая количество поломок вставок при испытании и износ контактного провода, оптимальными вариантами состава композиции являются варианты, когда соотношение кокс : графит находится в пределах от 1 до 3. Было также определено влияние количества связующего на механические и электрические свойства вставок, термообработанных при температурах от 700 до 1100 град. Цельсия, при этом соотношение кокс : графит было 2:1. Результаты представлены в табл.2

Табл.2Количество связующего в композиции, %Механ. прочность при сжатии, МПаЭлектрическое сопротивление, МкОм·мТемпература Т/обработки, °СТемпература Т/обработки, °С700800900100011007008009001000110010,030,627,927,827,026,083,235,415,514,114,015,057,856,552,651,850,4114,937,117,116,215,420,076,574,167,064,763,2152,538,719,719,119,025,081,075,773,972,171,2241,441,223,322,722,130,090,485,483,382,080,7297,045,025,123,122,735,076,874,172,971,770,2348,965,349,639,032,5

Как следует из таблицы, в зависимости от содержания связующего и температуры термообработки значительно меняются механические и электрические свойства изделий, однако в реальных практических условиях оптимальным является содержание связующего от 21 до 30% при температурах термообработки от 800 до 1000 град. Цельсия, т.к. вставки, термообработанные при 700 град. Цельсия, имеют высокое электрическое сопротивление, а термообработка свыше 1000 град. Цельсия практически не меняет их свойства, увеличивая материальные затраты производства. При содержании связующего менее 21% значительно снижается механическая прочность изделий, а содержание количества связующего в композиции более 30% приводит к повышению электрического сопротивления изделий и снижению их прочности.

Кроме увеличения срока службы токосъемных контактных элементов, при использовании предлагаемой композиции значительно снижается количество сходов токосъемных штанг на спецчастях по причине поломок.

Таким образом, использование предлагаемой композиции для изготовления контактных элементов обеспечивает по сравнению с прототипом и известными техническими решениями повышение механической прочности, снижение износа и количества поломок контактных элементов, а следовательно, увеличение срока их эксплуатации.

Похожие патенты RU2274936C1

название год авторы номер документа
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 1989
  • Жуковин С.М.
  • Сухоруков И.Ф.
  • Щербина В.В.
  • Большаков Ю.Л.
  • Шипков Н.Н.
  • Готлиб З.А.
RU1790201C
Композиция для изготовления электротехнических изделий 2022
  • Латфулина Юлия Сергеевна
  • Барков Леонид Андреевич
  • Самодурова Марина Николаевна
RU2780201C1
ТОКОСЪЕМНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2000
  • Жуковин С.М.
  • Власов Е.И.
  • Зайцев В.А.
RU2201876C2
Композиция для изготовления электротехнических изделий 2024
  • Латфулина Юлия Сергеевна
  • Самодурова Марина Николаевна
RU2822614C1
КОНТАКТНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ ТОКОПРИЕМНИКА ТРОЛЛЕЙБУСА 2018
  • Жуковин Сергей Михайлович
RU2703851C1
КОНТАКТНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ ТОКОПРИЕМНИКА ТРОЛЛЕЙБУСА 2003
  • Жуковин С.М.
  • Мельников Н.С.
  • Панин А.П.
  • Дегтяренко А.В.
RU2259929C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ВСТАВКИ ТОКОСЪЕМНИКА ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2001
  • Васильев Ю.Н.
RU2207962C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ВСТАВОК 2011
  • Карпов Игорь Васильевич
  • Ушаков Анатолий Васильевич
  • Редькин Виктор Ефимович
  • Лепешев Анатолий Александрович
RU2444823C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ КОНТАКТНЫХ ВСТАВОК 2015
  • Кобзарь Роман Владимирович
RU2623292C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ВСТАВОК ТОКОСЪЕМНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА 1994
  • Хараськин В.П.
  • Мазеин В.Д.
  • Морозова А.Г.
  • Путищева Л.П.
RU2109645C1

Реферат патента 2006 года КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКОСЪЕМНЫХ КОНТАКТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к электротехнической области и может быть применено для изготовления элементов скользящего токосъема. Техническим результатом изобретения является повышение механических свойств, таких как прочность, твердость, износостойкость, необходимых токосъемнику при движении по контактируемому элементу токопередачи, и, как следствие, увеличение срока его службы. Композиция для токосъемных контактных элементов содержит прокаленный кокс, искусственный графит, фенольное связующее и стеарин. Соотношение кокс: графит в композиции находится в пределах от 1 до 3. Требуемое электросопротивление изделий достигается введением операции термообработки изделий при температуре 800-1000°С в восстановительной среде при следующем соотношении компонентов, масс.%: прокаленный кокс - 40-60; искусственный графит - 20-40; стеарин - 0,5-1; связующее фенольное - 21-30. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 274 936 C1

Композиция для изготовления токосъемных контактных элементов, содержащая прокаленный кокс, искусственный графит, фенольное связующее, стеарин, отличающаяся тем, что с соотношение кокс:графит в композиции находится в пределах от 1 до 3, при этом требуемое электросопротивление изделий достигается за счет введения операции термообработки изделий при температуре 800-1000°C в восстановительной среде, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Прокаленный кокс40-60Искусственный графит 20-40Стеарин 0,5-1,5Связующее фенольное21-30

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2274936C1

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКОСЪЕМНИКОВ 1990
  • Чупарова Л.Д.
  • Бороха И.К.
  • Грицай В.И.
  • Дербенев В.А.
  • Лыскова Е.В.
  • Скользнева Н.Ф.
  • Шкарбанова И.В.
RU1809725C
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ КОНТАКТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 1992
  • Смазнов Петр Петрович
  • Морковин Вячеслав Дмитриевич
  • Белоглазов Владимир Витальевич
  • Реморов Андрей Алексеевич
  • Берент Валентин Янович
RU2075805C1
ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 1989
  • Жуковин С.М.
  • Сухоруков И.Ф.
  • Щербина В.В.
  • Большаков Ю.Л.
  • Шипков Н.Н.
  • Готлиб З.А.
RU1790201C
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ВСТАВОК ТОКОСЪЕМНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА 1994
  • Хараськин В.П.
  • Мазеин В.Д.
  • Морозова А.Г.
  • Путищева Л.П.
RU2109645C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ КОНТАКТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 1990
  • Смазнов П.П.
  • Реморов А.А.
  • Гаврилов Я.И.
  • Нардая Г.И.
  • Белоглазов В.В.
  • Бадаев И.Г.
RU2030044C1
RU 2058639 C1, 20.04.1996
DE 10113673 A, 25.10.2001
US 2003127941 A, 10.07.2003.

RU 2 274 936 C1

Авторы

Жуковин Сергей Михайлович

Даты

2006-04-20Публикация

2004-12-02Подача