Токосъемное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01R39/00 

Изобрет ние относится к электротехнике, в частности к токосъемным устройствам, и может найти применение в механизмах, где имеется необходимость передачи электрических, в том числе и силовых токов, между элементами, вращательно подвижными один относительно другого.

Известно токосъемное устройство для передачи электрического тока от неподвижного объекта к вращающемуся приемнику, содержащее систему плоских подвижных и неподвижных контактных колец, собранных в пакет, заключенный в корпус, залитый силиконовой жидкостью, причем концы лепестков неподвижных колец расположены по архимедовой спирали. Недостатком устройства являются большие габариты. Кроме того, припайка проводов к контактным кольцам затруднена, так как требует значительной разборки устройства, а применение силиконовой жидкости усложняет устройст- во, так как требует приме- нения уплотнительных устройств.

Известно также токосьемное устройство, содержащее контактирующие кольца в виде последовательно расположенных вдоль оси пакета пар металлических дисков вращательно подвижных один относительно другого, в промежутках между отдельными парами установлены диэлектрические диски и узел создания осевого усилия, причем узел создания осевого усилия выполнен в виде отдельных тарированных пружин, каждая из которых взаимодействует с соответствующей парой контактирующих дисков и размещена на диэлектрическом диске в пазу, который выполнен на одном из тор- цев этого диска, на этом же торце каждого диска выполнен дистанционный выступ, который снабжен дополнительным пазом, а на другом торце каждого диска выполнена кольцевая выемка, в которой расположен радиальный выступ под дополнительный паз соседнего диэлектрического диска. Недостаток такого устройства заключается в том, что выход лепестков контактных дисков

(Л

С

XI

за пределы корпуса увеличивает габариты токосъемного устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является токосъемное устройство со скользящими контактами, принятое за прототип и содержащее размещенные по кольцевой траверсе щеткодержатели со свободно перемещающимися в обоймах щетками и нажимное устройство. Нажимное устройство выполнено в виде кольцевой гибкой пружинной связи, охватывающей все щетки и передающей на них давление через ролики с желобами, шарнирно закрепленные на кронштейне, прилегающем к торцевой поверхности щеток. Недостатками этого устройства являются большие габариты в диаметральном направлении и малое число контактов для электропроводников.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и увеличение числа контактов.

Поставленная цель достигается тем, что в токосъемном устройстве, содержащем подвижный контактный элемент и контактирующие с ним электрические щетки, установленные с возможностью перемещения в обоймах, размещенных в корпусе по окружности, нажимные элементы, выполненные в виде кольцевых гибких пружинных элементов, обоймы со щетками сгруппированы попарно, каждая пара обойм установлена со сдвигом относительно соседних по спирали, а нажимные элементы передают давление на каждую пару щеток и расположены внутри корпуса.

На фиг. 1 показано предлагаемое токосъемное устройство; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Д-Д на фиг. 4; на фиг. 6 - вид по стрелке Е на фиг. 4.

Устройство содержит полый вал 1 с пазами 2 для размещения проводов 3 и установленные на нем диэлектрические втулки 4. На втулках 4 закреплены последовательно расположенные вдоль оси подвижные контактные элементы, выполненные виде пакета металлических дисков 5. Вал 1 уста- с возможностью вращения в корпусе 6 на подшипниках 7. С диском 5 контактируют электрические щетки 8, которые установлены с возможностью перемещения в обоймах 9. Обоймы 9 крепятся к диэлектрическим втулкам 10, которые размещены последовательно внутри корпуса 6. Обоймы 9 закреплены на втулках 10 попарно по окружности в диаметральном направлении. Каждая пара обойм 9 установлена со

сдвигом относительно соседних пар спирали. Указанный сдвиг обеспечивается за счет пазов 11, выступов 12, которые выполнены на каждой из втулок 10 и смещены на задан- ные углы см и OLI . Нажимные элементы составлены из двух связанных между собой спиральных пружин 13 и 14, передающих давление на каждую пару щеток 8. Нажимные элементы 13 и 14 размещены по окружности внутри корпуса 6, который содержит выполненные по спирали, совпадающие с местами крепления 15 щеток 8 пазы 16. Пазы 16 обеспечивают доступ к местам крепления 15 щеток 8, пайкам 17 при снятом

защитном кожухе 18. Устройство имеет фланцы 19 и 20. Передний фланец 19 служит для установки подшипника 7, задний фланец 20 - для установки наружного кольца второго подшипника 7 и закрепления втулок

10 в корпусе 6. Фланец 21 служит для закрепления внутреннего кольца подшипника 7. Отверстия 22 служат для закрепления токосъемника к объекту.

Сборка токосъемного устройства осуществляется следующим образом.

На втулку 4 уста на вливается и закрепляется с помощью клея металлический диск 5, и к нему через паз во втулке 4 припаивается провод. Собранные таким образом втулки 4

нанизываются на вал 1, при этом провода 3 укладываются в пазы 2. На втулки 10 винтами 23 закрепляются обоймы 9, надевается нажимной элемент, составленный пружинами 13 и 14. Затем втулки 10 в сборе с нажимными элементами вставляются внутрь корпуса 6 так, чтобы пазы 11 совместились с выступами 12 соседних втулок 10. Пазы 11 при этом совпадают со щетками 8. Внутрь корпуса 6 заводится вал 1, кольца 24 и 25,

фланцы 19, 20, 21, подшипники 7 закрепляются винтами 26. В каждую обойму 9 вставляется щетка 8. При этом концы нажимного элемента 13, 14 отжимаются несколько в сторону для вставления щеток 8. После установки щеток 8 в обоймы 9 концы нажимного элемента сверху надеваются на обе щетки поочередно и занимают положение, указанное на фиг. 4. Винтом 27 каждый провод от щетки закрепляется на обоймах 9. В

местах пайки 17 через пазы 16 корпуса 6 припаиваются проводники, которые затем укладываются вдоль корпуса 6, как показано на фиг. 2. С целью защиты от повреждений механизма на корпус 6 снаружи

надевается защитный кожух 18. Винтами 26 втулки 10 прижимаются друг к другу и могут вращаться как одном целое с корпусом 6, а вал 1 с дисками 5 остается неподвижным. Таким образом ток передается от неподвижных элементов к подвижным потребителям или наоборот.

Устройство работает следующим образом.

Токосьемное устройство закрепляется на вращающейся части механизма (объекта) винтами (на чертеже не показаны) через отверстия 22 фланца 19. При работе фланец 19, корпус 6, щетки 8, втулки 10 вращаются вокруг оси как одно целое вместе с объектом. Вал 1 и закрепленные на нем контактные элементы 5 с проводниками 3 не вращаются, так как вал 1 присоединяется к невращающимся частям объекта. При этом нажимные элементы 13 и 14 с постоянным усилием поджимают щетки 8 к контактным элементам 5. Каждая втулка 10 содержит по две щетки 8 для одного проводника 28. Обе щетки электрически соединены и одна из них служит для надежности, т.е. при выходе из строя одной (заедании и т.д. работает вторая щетка. Электрический ток с неподвижного объекта по проводам 3 через подвижный контактный элемент 5 (в примере он неподвижный) передается на вращаю- щиеся вместе с корпусом щетки 8 и далее через обойму 9 пайки 17 проводам 28 к потребителям. Указанная передача тока может производиться и в обратном направлении, если потребитель тока будет

5 0

0

5

0

находиться со стороны неподвижной части токосъемного устройства, а вал 1 может вращаться, тогда корпус неподвижен.

В процессе эксплуатации может появиться неисправность (заедание или износ, истирание щетки 8). В этом случае для замены щетки 8 на новую достаточно снять кожух 18, отвернуть винт 27, отнести немного в сторону элементы 13 и 14, вынуть щетку 8, заменив ее на новую и установить кожух 18, который разрезан вдоль оси и удерживается на корпусе 1 винтами тонкой проволоки, на место.

Формула изобретения Токосъемное устройство, содержащее подвижный контактный элемент и контактирующие с ним электрические щетки, установленные с возможностью перемещения в обоймах, размещенных в корпусе по окружности нажимные элементы, выполненные в виде кольцевых гибких пружинных элементов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и увеличения числа контактов, обоймы со щетками сгруппированы попарно, каждая пара обойм установлена со сдвигом относительно соседних по спирали, а нажимные элементы передают давление на каждую пару щеток и расположены внутри корпуса.

Использование: в механизмах, где имеется необходимость передачи электрических токов между вращающимся и неподвижным элементами. Устройство содержит контактные кольца, размещенные между ними диэлектрические диски, узел создания усилия, корпус, контактный элемент. Контактные кольца выполнены в виде последовательно расположенных вдоль оси пакета металлических дисков. Узел создания усилия содержит пару связанных между собой тарированных пружин. В корпусе выполнены по спирали пазы для контактного элемента и пакет диэлектрических втулок со щетками, дистанционными и радиальными выступами под пазы соседних диэлектрических втулок. Щетки взаимодействуют с металлическими дисками. 6 ил.

Al

19 5

f 23 Ю

7 25 20

Фиг./

Вид А

Г-Г

фагА

Вид Б

Риг.2

Риг.З

л-м

фиг.5

ВидЕ

Фиг.6