Устройство для подвода энергии к подвижному потребителю Советский патент 1989 года по МПК H02G11/02 B66C13/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи энергии от неподвижного объекта к подвижному потребителю энергии, например к напольному безрельсовому транспортному средству.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем увеличения длины пути перемещения подвижного объекта при одновременном повышении надежности,

На фиг.1 изображено устройство, обпий вид; на фиг. 2 - сечение А-А ьа фиг.1; на фиг. 3 - сечение В-Г 35 лл фиг,1; на фиг. 4 - вид В на фиг.1.

Устройство содержит барабан 1 с горизонтальной осью 2 вращения и гибкий энергоноситель 3, например кабель или шланг, который концами связан с 20 сдвижным 4 и неподвижным 5 объектами, а средним участком в виде S-образной петли 6 размещен внутри барабана 1 и навит на наружную его поверхность двумя 25 взаимно противоположными ветвями 7 я 8, которые за пределами барабана 1 диаметрально ему сопряжены с роликами 9, установленными на обойме 10, несущей ось 2 барабана 1. Обойма 10 30 охватывает барабан 1 и имеет дополнительные ролики 11, которыми она подвижно установлена на направляющей, например, в виде гибких несущих элес грузом 22. При этом ветви 19 и 20 расположены по касательной к шкиву 16 с той стороны барабана 1 относительно его оси 2, с которой расположена по касательной к катушке 13 ветвь 7 энергоносителя 3, связанная с подвижным объектом 4.

При этом диаметры обечаек катушек 13 и 14 равны диаметру поверхности шкива 16, охваченной натяжным элементом 18, а катушки 13 и 14 имеют возможность осевого перемещения по ступице 15 для регулирования величины фрикционного сцепления их со шкивом 16 с помощью упругих элементов 23, например тарельчатых пружин. Ветвь 20 натяжного элемента 18 на участке от шкива 16 до неподвижного объекта 5 содержит фрикционко связанный с ней подвижный тормозной элемент 24, выполненный, например, в виде втулки, насаженной с трением скольжения на эту ветвь и имеющей коническую поверхность 25, периодически сопрягаемую трением скольжения с поверхностью катушек 13 и 14, при этом фрикционная связь между тормозным элементом 24 и ветвью 20 выполнена регулируемой.

Кроме того, каждая из ветвей 7 и 8 энергоносителя 3 вне барабана 1 подвижно сопряжена с охватывающими ее серьгами 26, которые соединены

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для подвода энергии к напольному транспорту. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем увеличения длины пути перемещения подвижного объекта при одновременном повышении надежности. Устройство содержит барабан 1 и гибкий энергоноситель 3, соединенный концами с подвижным 4 и неподвижным 5 объектами, а средним участком в виде S - образной петли размещен внутри барабана 1. Ветви 7 и 8 энергоносителя на части длины навиты на барабан 1, а за его пределами сопряжены с роликами 9, установленными на обойме 10. Последняя подвижно размещена на направляющей в виде гибких элементов 12 переменной длины. При удалении объекта 4 от объекта 5 тянущее усилие через ветвь 19 натяжного элемента 18 и шкив 16, расположенный между образующими барабан 1 катушками, передается на ось 2 барабана 1. Ветви 7 и 8 энергоносителя 3 сматываются во взаимно противоположных направлениях, а обойма 10 перемещается с помощью роликов 11 по вытягиваемым гибким элементам 12, поднимающим груз 36. При этом тормозной элемент 24, переместившись, входит в сопряжение с катушками барабана 1 и тормозит последние. Благодаря отрегулированной фрикционной связи между шкивом и катушками барабана и между элементом 24 и ветвью 20 ветви энергоносителя 3 сматываются без образования свободной его длины в виде провисающих петель. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

ментов 12 переменной длины, выполнен- между собой гибкими поводками 27

равной длины, а серьги 26 с возмо ностью свободного перемещения нав шены на несущие элементы 12, При этом поводки 27 крайних по распол жению серег 26 закреплены соответ венно на обойме 10, на подвижном и неподвижном 5 объектах, а обойм Ш выполнена с упорами 28, распол женными по ее концам и взаимодейс вующими с ближними к ним серьгами 26, и снабжена скобами 29, охваты вающими ролики 11 совместно с нес щими элементами 12 в местах их со ряжения. Скобы 29 предназначены д надежного подвижного сопряжения р ликов 15 с элементами 12,

ных в вице параллельно расположенных тросов, соединяющих подвижный объект 4 с неподвижным 5. Барабан 1 выполнен в виде двух катушек 13 и 14 равного диаметра, жестко установленных на общей ступице 15, расположенной на оси 2, и шкива 16, размещенного между катушками 13 и 14 с возможностью вращения его на ступице 15. При этом катушки 13 и 14 фрикционно связаны со шкивом 16 с помощью прокладок 17, выполненных, например, из фетра или другого материала, и кажда катушка содержит навитую на нее в виде плоской спирали частью длины одну из ветвей 7,8 энергоносителя 3.

Шкив 16 охвачен в форме кольца гибким натяжным элементом 18, выполненным в виде троса и образующим две

ветви 19 и 20 переменной длины,причем вых сплавов и пластмасс.

ветвь ;Ч закреплена своим концом на „ подвижном объекте 4, а ветвь 20 подвижно сопряжена с неподвижным объектом 5 посредством блока 21 и соединена

В приведенном на фиг.1 использования устройства ном конструктивном испол назначенном для бесконтак

между собой гибкими поводками 27

равной длины, а серьги 26 с возможностью свободного перемещения навешены на несущие элементы 12, При этом поводки 27 крайних по расположению серег 26 закреплены соответственно на обойме 10, на подвижном 4 и неподвижном 5 объектах, а обойма Ш выполнена с упорами 28, расположенными по ее концам и взаимодействующими с ближними к ним серьгами 26, и снабжена скобами 29, охватывающими ролики 11 совместно с несущими элементами 12 в местах их сопряжения. Скобы 29 предназначены для надежного подвижного сопряжения роликов 15 с элементами 12,

Для уменьшения веса барабана I детали его конструкции выполнены облегченными, в основном из алюминиевых сплавов и пластмасс.

В приведенном на фиг.1 примере использования устройства в конкрет- ном конструктивном исполнении,предназначенном для бесконтактного питания энергией передвижного потоеби- теля, например безрельсового транспортного средства, подвижный объект 4 выполнен в виде стойки, установленной на транспортном гредстве,имеющей расположенное в верхней е части поворотное кольцо 30 f шарнирно закрепленным на нем водилом 31, к которому присоединены концы несущих элементов 12. Неподвижный объект 5 выполнен в виде колонны, например в виде трубы, установленной в центре радиальной ему зоны передвижения транспортного средства, которая име- ет расположенное в верхней ее части поворотное кольцо 32 с гаарнир но закрепленным на нем водилом 33, имеющим отверстия ЗА, сквозь которые со стороны барабана i пеопущечы ке сущие элементы 12 и ветвь 20 катяя- ного элемента 18. Далее несущие элементы 12 подвижно сопряжены с блоками 35, установленными на кольце 32, и соединены с грузом 36 с помощью полиспаста 37, который размещен внутри колонны, ветвь 20 натяжного элемента 18 подвижно сопряжена с блоком 21, установленным на кольце 32, и соединена вне колонны с грузом 22 с помощью полиспаста 38, а ветвь 19 своим концом соединена с водилом 31, При этом ветви 7 и 8 энергоносителя 3 закреплены на водн- лах 31 и 33 с образованием свободно провисающих петель, которые совместно с кольцами 30 и 32 обеспечивают возможность вращения транспортного средства на определенное число оборотов вокруг стойки и вокруг колонны. Отверстия ЗА в водиле 33 выполнены для ориентации элементов 12 и 18 на блоки 21 и 35 при поворотах транспортного средства. Стойка по высоте выполнена несколько ниже колонны и элементы 12 образуют некоторый угол наклона к горизонтали,

В исходном положении устройства, например при нахождении подвижного объекта 4 в положении максимального сближения с неподвижным 5, катушки 13 и 14 максимально заполнены витками ветвей 7 и 8 энергоносителя 3, грузы 22 и 36 находятся в нижнем положении, тормозной элемент 24 сопря- жен с водилом 33, а серьги 26 в большем своем числе собраны смежно друг с другом в виде пакетов в местах их сопряжения с водилом 31 и с одним

15 20 25 30 $ 40 §

0

из упоров 28 обоймы 10, обращенным в сторону неподвижного объекта 5. При этом величина силы натяжения ветви 20 уравновешивает составляющую веса барабана 1 с учетом потерь на трение-качение роликов 1I при данном угле наклона направляющих элементов 12, а момент вращения, создаваемый этой силой, приложенный к катушкам 13 и 14, является достаточным для обеспечения гарантированной плотной навивки ветвей 7 и Ь энеггоноситетя 3 на I 1 - 4

-, чд И г ии сб е- тя 4 с г о Л о«с та 5 тянущее усилие, приложенное от объекта 4 через ветвь J9 натяжного элемента 18 и шкив 16,-передается на ось 2 барабана 1. Шкив 16, вращая против часовой стрелки катушки 13 н 14, обкатывает по своей поверхности элемент 18, поднимая на его ветви 20 труэ 22, Ветви 7 и 8 энергоносителя 3, обкатываясь направляющими роликами 9, сматываются во взаимно противоположных направлениях с катушек 13 и 14, а обойма 10, несущая барабан 1, перемещается с помощью роли- коа 11 вслед за объектом 4 по вытягиваемым несущим элемент 5 12, которые поднимают груз 36. При этом тормозной элемент 24, переместившись на зетви 20 от водила 33, поверхностью 25 входит в сопряжение с катушками 13,14 и тормозит последние, замедляя их вращение относительно шкива 16. Это необходимо для того, чтрбы согласовать величину линейного перемещения объекта 4 с длиной сматываемых с катушек 13 и 14 ветвей энергоносителя 3 без образования провисающих петель последнего,так как внешние витки его ветвей на катушках 13 и 14 имеют диаметр, больший диаметра шкива 16. Благодаря отрегулированной фрикционной связи между шкивом 6 и катушками 13, 14 и между элементом 24 и ветвью 20 ветви энергоносителя 3 сматываются без образования свободной его длины в виде петель. По мере продвижения объекта 4 поводки 27 поочередно растягиваются и серьги 26, перемещаясь по элементам 12, с равным шагом поддерживают смотанные с на 1 ветзк энергоносителя 3.

При удалении потребителя от источника тяжение троса 18 со стороны груза 22 уменьшается пропорционально увеличению массы ветвей f9 и 20 этого троса, вытянутого из накопителя, но так как масса барабана 1 при этом уменьшается пропорционально длине смотанного с него кабеля при уменьшении угла наклона троса, то заметного перераспределения сил, действующих на барабан ие происходит и противоречий в динамике устройства, нарушающих характер его работы,, не возникает. Это же утверждение справедливо при сближении потребителя с источником.

При сближении объекта 4 с объекмально удаленного от него, усилие, приложенное к оси 2 через шкив 16 и ветвь 20 под действием веса поднятого груза 22 перемещает обойму 10 м роликах J по элементам 12 в сторону объекта 5. Элемент 18, обкатываясь по шкиву 16, вращает его по часовой стрелке9 а последний вращает в том же направлении катушки 13 л 14, которые наматывают на себя ветви 7 и 8 энергоносителя 3, При этом тормозной элемент 24, переместившись на ветви 20, вэдходит из сопря- яекия с катушками 3 и 14, которые а начальный период движения объекта вращаются, совместно со шкивом 16 синхронно, а по мере увеличения диаметра навивки на них энергоносителя 3 по сравнению с диаметром шкива 16 начинают замедлять скорость своего вращения. Шкив 16, вращаясь быстрее катушек 13 и 14, благодаря фрикционной связи с ними, создает некоторое усилие натяжения ветвей эиергоноси- теля Зв которое обеспечивает надежную их навивку на катушки 13 и 14. Отрегулированная с помощью упругих элементов 23 величина этого усилия задана не превышающей величину растягивающего усилия, допустимого для данного типа энергоносителя по его техническим условиям эксплуатации. По мере сближения объекта 4 с объектом 5 грузы 22 и 36 опускаются на полиспастах 37 и 38, энергоноситель 3 наматывается на катушки 13 и 14, серьги 26 собираются смежно друг другу в местах их сопряжения с водилом 33 и укором 28 обоймы 10, а элемент 24 сопрягается до упора с водилом 33 и в исходном положении объекта 4 устройство возвращается в первоначальное состояние.

Предложенное устройство может быть использовано для энергопитания объекта, перемещающегося горизонтально, под любым углом к горизонту,вертикально, а также при перемещении барабана 1 на роликах 11 по жестким направляющим, например по эстакаде или в подпольном канале.о

Замена упругого элемента (пружины) , присущего прототипу, натяжным элементом 18, охватывающим шкив 16, ф„,«ционно связанный с катушками 13,14, в совокупности взаимодействия

5 их с тормозным элементом 24 позволяет увеличить длину пути перемещения потребителя энергии, а устранение чрезмерных растягивающих энергоноситель 3 усилий позволяет продлить срок

его службы, что наряду с исключением из конструкции такого слабого по надежности звена, как пружина, повышает надежность энергопитания.

s Формула изобретения

5

О

5

0

5

фрикционного взаимодействия с бараба ном, ветви гибкого элемента расположены от оси барабана по одну сторону с ветвью энергоносителя, соединенной с .подвижным объектом, при этом устройство снабжено направляющими, на которых установлен барабан с возможностью перемещения посредством дополнительных роликов, закрепленных на обойме.

диаметра, содержащими равное число витков навитого в виде плоской спирали энергоносителя, каждая из ветвей которого вне сопряженных с ними роликов обоймы подвижно охвачена серьгами, соединенными между собой поводками и установленными с возможностью свободного перемещения на направляющих, при этом поводки крайних по расположению серег закреплены соответственно на обойме, подвижном и неподвижном объектах, а обойма выполнена с упорамг 8 взаимодействующими с. крайними : г кее серьгами.

А-А

11 12

фиг. 2

1472Q91

5-5

я у

2

Физ.з

Видв

/

73

f j

JL д -}

,

/

w

фг/24