Токосъемное устройство

 

Использование: измерительные приборы и диагностические аппараты, например, компьютерный томограф. Сущность изобретения : устройство содержит контртело в виде коллектора или нескольких контактных колец 1, многоэлементную щетку с отверстием 4, направляющий стержень 2, установленный в отверстии 4 элементов щетки 3, расположенный под углом ft к образующей контртела, причем 5° :Ј /3 60°, элементы щетки 3 выполнены в виде пластин и наклонены под углом а к направляющему стержню 2, причем 90° - - / а - 90° + ft 11. Щетка снабжена дополнительным стержнем 7, в котором выполнен паз с размещенными в нем токосъемными пластинами 8 с возможностью их взаимодействия с поверхностями элементов щетки, противоположными поверхности контртела,.причем между элементами щетки 3 установлены изолирующие прокладки 6. Токосьемное устройство обеспечивает снижение материалоемкости за счет замены нескольких параллельно работающих щеток одной многоэлементной щеткой. Увеличение срока службы устройства достигается за счет увеличения геометрического ресурса щетки, а также за счет уменьшения вибраций щетки, что позволяет понизить скорость ее изнашивания . 4 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (11) (з1) Н 01 R 39/40

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4833427/07 (22) 30.05.90 (46) 30.12.92, Бюл. М 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электроугольных изделий

{72) Б.А.Глускин, И.Ю.Еремина,. Ю.С.Крылов, Е.С,Киндрат и А,А.Еремин (56) Авторское свидетельство СССР

М 930456, кл, Я 01 R 39/40, 1980, Авторское свидетельство СССР

М 1462443. кл. Н 01 R 39/40, 1986, (54) ТОКОСЬЕМНОЕ УСТРОЙСТВО . (57) Использование: измерительные приборы и диагностические аппараты, например, компьютерный томограф. Сущность изобретения: устройство содержит контртело в виде коллектора или нескольких контактных

Колец 1, многоэлементную щетку с отвер.стием 4, направляющий стержень 2, установленный в отверстии 4 элементов щетки

3, расположенный под углом Р к образующей контртела, причем 5 P 600, элементы щетки 3 выполненц в виде пластин и наклонены под углом а к направляющему стержню 2, причем 90"- )3< а -< 90 + P /2. Щетка снабжена дополнительным стержнем 7, в котором выполнен паз с размещенными в нем токосъемными пластит!ами 8 с возможностью их взаимодействия с поверхностями элементов щетки, протйвоположными поверхности контртела, причем между элементами щетки 3 . установлены изолирующие прокладки 6. Токосьемное устройство обеспечивает снижение материалоемкости за счет замены нескольких параллельно работающих щеток одной многоэлементной щеткой. Увеличение срока службы устройства достигается за счет увеличения геометрического ресурса щетки, а также за счет уменьшения вибраций щетки, что позволяет nîíéýèòü скорость ее изнашивания. 4 ил, 1785057

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструйровании токосъемных устройств измерительных приборов, диагностических аппаратов, например компьютерного томографа, и электрических машин с коллекторами или контактными кольцами.

Известно токосъемное устройство, содержащее коллектор, щетку, имеющую два

10 круглых сквозных отверстия в радиальном направлении, в которых расположены два трубчатых щеткодержателя и нажимные пружины, соединеНные с опорной планкой, концы планки помещены в прорезях трубча15 тых щеткодержателей, причем один конец нажимных пружин прикреплен к нижней части трубчатых щеткодержателей, а другой— к опорной планке, трубчатые щеткодержатели жестко соединены с дополнительно введенной накладкой I1j.

Известно также токосъемное устройство, содержащее контртело в виде коллектора или контактного кольца, цельную или многоэлементную щетку с двумя отверстия20 жимную пружину (2) - прототип.

В отверстиях щетки, выполйенных в радиальном направлении, установлены направляющие стержни, соединенные опорной планкой, закрепленной неподвижно на траверсе. Щетка контактирует с коллектором под действием йажимнйх пружин щеткой и опорной планкой..

Недостатком указанного устройства яв30 ляется расположение стержней в радиальном направлении, что ограничивает геометрический ресурс щетки расстоянием от контртела до корпуса в радиальном направлении и не позволяет повысить ее срок службы, а также повысить надежность работы устройства эа счет одновременного контактирования нескольких элементов щетки, Кроме того, расположенйе найравляющих стержней в радиальном направлении не по40

45 зволяет. использовать одну многоэлементную.щетку .для замены нескольких параллельно работающих щеток, что приводит к повышению материалоемкости устройства.

Целью изобретения является снижение материалоемкости и повышение срока службы устройства за счет увеличения геометрического ресурса щетки.

Сущность предлагаемого технического

55 решения состоит.,в том, что несколько параллельно работающих щеток, расположенных вдоль образующей контртела, выполненного в виде нескольких контактных колец или коллектора, заменяются одной многоэлементной щеткой с отверстием, ми и двумя направляющими стержнями, на- 25 в котором размещен направляющий стержень, расположенный под острым углом j3 к образующей контртела. Токосъемное устройство содержит многоэлементную щетку с отверстием, направляющий стержень, размещенный внутри отверстия щетки, контртело, нажимную пружину, дополнительный стержень, в котором выполнен продольный паз с закрепленными в нем дополнительно введенными упругими токопроводящими пластинами с возможностью их взаимодействия с нерабочими поверхностями элементов щетки, оба стержня расположены под углом Р к образующей контртеле, выбранным из диапазона

5 «P 60О. Элементы щетки выполнены в виде пластин, расположенных под углом а к направляющему стержню, выбранным из диапазона 90 - P « а< 90 +P/2, причем оптимальным является угол a = 90О

Элементы щетки под действием нажим IQA пружины, преимущественно рулонной, перемещаются по мере изнашивания вдоль стержня. Для обеспечения устойчивости элементов щетки в тангенциальном направ- лении устройство снабжено дополнительным стержнем с продольным "пазом, в который входят поверхности элементов щетки, противоположные поверхности контртела.

В коллекторном варианте возможен то-косъем с одного из стержней или с обоих стержней. В варианте с несколькими контактными кольцами токосъем с каждого кольца производится раздельно. Для этого необходимо разместить в пазу дополнительного стержня несколько токосъемных пластин, преимущественно упругих, каждая . из которых взаимодействует с поверхностями одного или нескольких элементов щетки, чьи противоположные концы койтактируют только с одним кольцом, Стержни должны быть выполнены из изолирующего материала. Элементы щеток изолированы друг от друга с помощью специальных прокладок.

Толщина элемента щеток меньше расстояния между контактными кольцами а. Рассто- . яние между токосъемными пластинами больше а, аксиальный размер токосъемной пластйны не превосходйт ширины контактного кольца. Пружина изолирована от элементов щетки. . Выбор угла Р из интервала 5 j3 <: 60 определяется габаритами машины, так как угол )3 ограничен соотношением 1д Щ

Г т -т †+ †(1),гда 4, r — - расстояния от контртела до корпуса в аксиальном и радиальном направлении соответственно,!» — длина об1785057 разующей контртела. При этом на относительно коротком коллекторе при относительно большом r значения Р могут выбираться из интервала 45 «ф 60О, а на токосъемнике с 8-10 контактными коль- 5 цами и относительно небольшом г значения

j3 45О. При j3 > 60 многоэлементная щетка не может заменить несколько параллельно работающих щеток, кроме того, угол Р ограничен сверху соотношением (1). 10

Выбор P < 5О также нецелесообразен, так как при этом уменьшается рабочая длина элементов щетки, равная расстояйию от отверстия до контактной поверхности, увеличивается скорость изнашивания щетки и 15 ее геометрический ресурс уменьшается.

Геометрический ресурс щетки! опреде1а ляется по формуле = и увеличиcos вается с р.остом угла Р.

Значения угла азаключены в интервале 90 -Р <а< 90 + P/2, так как приа<

90 -P u a > 90 + Р /2 повышается < .ила трения между элементами щетки и направляющим стержнем, увеличивается вероят- 25 ность заклинивания элементов щетки. По этой же причине оптимальным является угол а=90, В предлагаемой конструкции, кроме рулонной,может использоваться любая на- 30 жимная пружина, действие которой направлено вдоль прямой, например винтовая цилиндрическая пружина, примене- ние которой целесообразно в малогабаритных машинах.

На фиг. 1 представлено токосъемное устройство с четырьмя контактными кольцами; вид А; на фиг. 2 показано сечение по А-А: на фиг. 3 представлено токосьемное устройство для коллекторной машины; на фиг. 4— сечение по A-А.

Токосъемное устройство (фиг; 1, 2) содержит 4 контактных кольца 1, направляющий стержень 2, расположенный под углом

Р к образующей контактных колец 1. На 45 стержне 2 расположены элементы щетки 3 с отверстиями 4, выполненные в виде плоских пластин, расположенных под углом а= 90 к стержню 2.

Элементы щетки 3 контактируют с коль-" 50 цами 1 под действием рулонной нажимной . пружины 5, рулонный конец которой давит на последний элемент щетки 3. Вытянутый конец пружины 5 закреплен на стержне 2, имеющем П-образное сечение, боковые 55 стенки которого изолируют вытянутый конец пружины 5 от элементов щетки 3. Элементы щетки 3 изолированы друг от друга с пол;ощью расположенных также на стержне

2 прокладок 6. Прокладки 6 имеют меньшие .

: размеры, чем элементы щетки З,и не каса- ются ни контактных колец 1, ни закрепленных на дополнительно 4 стержне 7 упругих токосъемных пластйн 8, размещенных в пазу 9 стержня 7 (фиг. 2).

Стержни 2 и 7 выполнены из изолирующего материала; например "йМ|стмассы.

Прокладки 6 выполнены из изолирующего упругого материала, -например резины, эф-. фективно поглощают вибрации щетки и способствуют повышению устойчивости контактированич. Контактные кольца 1 имеют со стороны йаЖййной пружийы 5 скос, так как элементы щетки 3 в пространстве между кольцами не изйашиваются".И длина их несколько больше, чем расстояние до соседнего кольца 1. . На фиг. 3, 4 показан вариант токосьемного устройства для коллекторной электронной машины. B этом случае может применяться и конст)зукция, показанная на фиг. 1, только свободный конец стержня должен быть загнут, так как на коллекторной машине свободное место для расположения стержня имеется"только с одной стороны. На длинных коллекторах обычно стоят несколько параллельйо работающих щеток, которые Йожнб заменить одной щеткой, представленной на фиг, 1. Так как элементы щетки в этом случае Могут быть не изолированными дру от друга; то конСтрукция может быть упрощена.

На фиг. 3 представлен коллектор 1, направляющий стержень 2 с загнутым концом, установленные на нем элементы щетки 3 с отверстием 4, которые прижимаются к поверхности коллектбра"1 под действием рулонной пружины 5, Вытянутый конец рулонной пружины 5 жестко закреплен на стержне 2, а рулонный конец давит на последний элемент щетки 3.

Дополнительный стержейь 7служитдля ограничения тангенциальAblx "смещений щетки. Упругие токосъемные пластины 8 на фиг. 3 закреплены настержне 2 и, кроме улучшения токосъема сб стерЖ)Тя 2, способствуют уменьшеййто вибраций щетки в радиальном направлении. Пластины 8 могут быть установлены также на боковых стенках паза 9, выполненного в дополнительном стержне 7 для поглощения танганциальных вибраций щетки и токосъема; котбрый в коллекторном варианте может производиться с обоих стержней 2 и 7, выполненных в этом случае из токопроводящего материала (металла), так как в коллекторном варианте не нужна изоляция элементов друг от друга.

Токосьемные пластины 8 в этсм случае могут и отсутствовать.

1785057

Рулонная пружина 5 может. давить рулонным концом на последний элемент щетки.(в котором может быть выполнен паз для размещения рулонного конца пружины), а может давить на последний элемент через упругую йакладку 10. Накладка 10 может служить для поглощения вибраций щетки и для сохранения расположения элементов щетки подуглом а (на фиг. 3 а =90О).

Токосъемное устройство работает следующим образом. Элементы щетки 3, установленные на стержне 2, размещенном в отверстии 4, прижимаются к контактным кольцам 1 рулонной пружиной 5, Токосъем происходит с каждого кольца отдельно (фиг.

1) с помощью упругих токосьемнйх пластин

8, установленных на дополнительном стержне 7. Элементы щетки 3 и токосъемные . пластины 8 изолированы друг от друга. По мере изнашивания элементы щетки 3 перемещаются вдоль стержня 2 и начинают контактировать с соседним кольцом 1, а из противоположные концы контактируют с соседней токосъемной пластиной 8. Токосьем с каждого кольца 1 раздельный, так как стержни 2 и 7 выполнены из изолирующего материала, элементы щетки 3 изолированы друг от друга с помощью прокладок 6 меньшего размера, концы. которых не касаются колец 1 и токосъемных пластин 8. Изолирующие прокладки 6 целесообразно изготовлять из упругого материала, например резины. Такая щетка эффективно поглощает механические колебания и хорошо работает на токосъемниках с высокой скоростью вра щейия. Упругие токосъемные пластины 8 также сйособны ум ейьшать м еха н ические колебания элементов щетки 3, они могут иметь П-образную конфигурацию и быть установлены также на боковых:сторонах nasa в стержне 7.

Элементы щетки 3 проходят таким образом все контактные кольца 1 в результате ." постепенного уменьшения по мере изнашивания расстояния от отверстия 4 до контактной поверхности, и, сойдя с последнего кольца 1, переходят на свободный конец стержня 2, который может быть выполнен прямым (фиг. 1) или изогнутым (фиг. 3), Токосъемное устройство, представленное на фиг. З,работает аналогичным образом, разница состоит только в том, что, так как не нужна изоляция элементов друг от друга, токосъем может проводиться с обоих

Стержней 2 и 7 или с одного из них. В этом случае конструкция и работа устройства упрощается.

Предлагаемое токосъемное устройство содержит многооэлементную щетку, кото5 рая одна может заменить несколько (2-10) параллельно работающих щеток на коллекторе или на нескольких контактных кольцах.

При этом достигается снижение материалоемкости, так как несколько (2-10) щеткодер10 жателей заменяются двумя стержнями, что обеспечивает значительную экономию материала.

В предлагаемой конструкции содержится несколько воэможностей для снижения

15 вибраций щетки, что снижает скорость ее изнашивания и повышает ее срок службы.

Это расположение направляющего стержня под углом Р к поверхности контртела, использование упругих токосъемных пластин

20 на одном или на обоих стержнях, а также использование упругих (резиновых) изолирующих прокладок между элементами щетки и упругой накладки с одной или обеих сторон пакета элементов щетки, Поэтому

25 целесообразно применение предлагаемого токосъемного устройства на высокоростных машинах, работающих в условиях повышенных вибраций (на транспорте).

Геометрический ресурс щетки повыша30 ется за счет использования торцевого пространства (пространство между контртелом и корпусом в аксиальном направлении), Формула изобретения

35 Токосъемное устройство, содержащее многооэлементную щетку с отверстием, направляющий стержень, размещенйый внутри отверстия щетки контртела в виде коллектора или контактного кольца и на40 жимную пружину, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения материалоемкости и повышения срока службы. оно снабжено дополнительным стержнем, в котором выполнен продольный паз с закрепленным в нем

45 дополнительно введенными упругими токоведущими пластинами, взаимодействующими с нерабочими поверхностями элементов щетки, оба стержня расположены подуглом к образующей контртела, выбранйого из ди50 апазона 5 P 60О, а элементы щетки выполнены в виде пластин, расположенных .под углом а к направляющему стержню, выбранным из диапазона 90 -p < а < 90 +

P/2.

1785057

7 В

Составитель И.Еремина

Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4369 . - Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5