Контактное кольцевое тело, вал контактного кольца контактного кольцевого тела, изолирующее тело контактного кольцевого тела и контактное кольцо контактного кольцевого тела
Изобретение относится к контактному кольцевому телу контактного кольцевого передатчика для передачи электрических сигналов между неподвижной и вращающейся вокруг оси вращения частью, содержащему по меньшей мере одно контактное кольцо (28) для передачи одного из электрических сигналов между контактным кольцом (28) и по меньшей мере одним скользящим по нему контактным элементом, в частности щеткой, и вал (8) контактного кольца для крепления по меньшей мере одного контактного кольца (28), при этом вал (8) контактного кольца имеет распределенные по его окружности направляющие каналы (96) для размещения электрических проводов для электрического присоединения по меньшей мере одного контактного кольца (28). Техническим результатом является улучшение распределения тепла. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 23 ил.
Изобретение относится к контактному кольцевому передатчику, а также к его компонентам, включая контактное кольцевое тело, вал контактного кольца, изолирующее тело и контактное кольцо. Кроме того, данное изобретение относится к снабженной контактным кольцевым передатчиком ветроэнергетической установке.
Контактные кольцевые передатчики ветроэнергетической установки широко известны. Обычно они передают электрические сигналы от гондолы ветроэнергетической установки к аэродинамическому ротору ветроэнергетической установки, который во время работы вращается относительно гондолы, соответственно остатка гондолы. При этом передаются как большие мощности, которые необходимы, например, для регулировочных двигателей или, возможно, нагревателей, так и данные, такие как, например, управляющие сигналы или измерительные сигналы. Такая ветроэнергетическая установка схематично показана на фиг. 1.
Обычный контактный кольцевой передатчик в принципе выполнен так, что для каждого из подлежащих передачи сигналов, т. е. данных или мощных сигналов, предусмотрены соответствующие провода. При этом провода электрически соединены по меньшей мере с одним электрически проводящим контактным кольцом с целью передачи через него соответствующего электрического сигнала на соответствующую, скользящую по контактному кольцу щетку. Таким образом, щетки расположены на части контактного кольцевого передатчика, которая вращается относительно другого несущего контактные кольца участка контактного кольцевого передатчика, или наоборот.
Для контактных колец и соответствующих щеток известны различные технические решения, такие как, например, применение угольной щетки, в которой своего рода угольный элемент скользит по контактному кольцу. В качестве другого варианта возможно применение так называемой технологии золотого провода, который имеет покрытые золотом концы провода, которые скользят по контактному кольцу. Известна также так называемая технология множества щеток, которые называются также многопроводными скользящими контактами, в которой скользящая по контактному кольцу щетка имеет множество тонких проволок, которые прилегают, например, сбоку к контактному кольцу и скользят по нему.
Упомянутые провода, которые соединены с контактными кольцами, проходят в полом валу, на котором установлены контактные кольца. Затем из внутреннего пространства этого полого вала соответствующий провод соединяется со своим соответствующим контактным кольцом. Для этого он изолированно пропускается через боковую поверхность полого вала к контактному кольцу и соединяется с ним. Контактные кольца также электрически изолированы друг от друга и при этом электрически изолированы также от полого вала. Кроме того, обеспечивается, что каждое контактное кольцо установлено без возможности проворачивания на полом валу и вращается вместе с ним.
Величина, а именно, в частности, осевая длина каждого контактного кольца, зависит от его предназначения, т. е., в частности, от того, какие сигналы и какие мощности подлежат передаче. В соответствии с этим эти контактные кольца, подводящие провода и электрическое соединение по отдельности согласуются с каждым случаем применения. То же относится к полому валу, который выполняется с соответствующей длиной, с целью обеспечения возможности размещения необходимых контактных колец.
Таким образом, недостатком таких известных контактных кольцевых передатчиков является, среди прочего, то, что их необходимо разрабатывать вновь для каждого нового случая применения. При этом возникают не только большие расходы на разработку с соответствующей высокой стоимостью, но также возникают дополнительные расходы для проверки и практической проверки контактного кольцевого передатчика. Подлежащие индивидуальной разработке и изготовлению элементы могут приводить к проблемам со сроком службы, и при каждой новой разработке сначала отсутствуют вытекающие из опыта данные о сроке службы новых элементов.
Ведомство Германии по патентам и торговым маркам в приоритетной заявке к данной заявке выявило следующий уровень техники: DE 20116756 U1, DE 29800281 U1, DE 2058343 A, US 3686514 A, EP 2019460 A2, WO 96/14678 A1, WO 2008/042183 A2 и JPH 06-132058 A.
Таким образом, в основе данного изобретения лежит задача решения по меньшей мере одной из указанных выше проблем. В частности, для контактного кольцевого передатчика должно быть предложено решение, которое обеспечивает возможность создания контактных кольцевых передатчиков для различных систем, в частности для различных ветроэнергетических установок, с возможно меньшими индивидуальными элементами или стадиями разработки. Должно быть предложено по меньшей мере одно альтернативное решение.
Согласно изобретению, предлагается контактное кольцевое тело, согласно пункту 1 формулы изобретения. Это контактное кольцевое тело предусмотрено в виде части контактного кольцевого передатчика для передачи электрических сигналов между неподвижной и вращающейся вокруг оси вращения частью. Контактное кольцевое тело содержит по меньшей мере одно контактное кольцо для передачи одного из электрических сигналов между контактным кольцом и по меньшей мере одним скользящим по нему контактным элементом, в частности, так называемой щеткой. Кроме того, контактное кольцевое тело содержит вал контактного кольца для крепления по меньшей мере одного контактного кольца.
Для упрощения пояснения контактное кольцевое тело, которое содержит по меньшей мере один вал контактного кольца по меньшей мере с одним контактным кольцом, можно рассматривать в качестве вращающейся части контактного кольцевого передатчика. Скользящий по меньшей мере по одному контактному кольцу контактный элемент, в частности так называемая щетка, закреплена соответственно на неподвижной части контактного кольцевого передатчика. Однако при применении в конечном итоге не имеет значения, что неподвижная часть неподвижна, а вращающаяся часть вращается или наоборот, если только вращающаяся часть вращается относительно неподвижной части. Однако предпочтительно предусмотрено, что контактное кольцевое тело вращается относительно неподвижного предмета на земле. В частности, при применении в ветроэнергетической установке с горизонтальной осью контактный кольцевой передатчик и тем самым вал контактного кольца имеет по существу горизонтальную ось вращения, и в соответствии с этим все элементы контактного кольцевого тела должны быть предназначены для постоянного вращения. В случае медленного вращения центробежные силы едва ли имеют значение. Однако постоянное изменение действия силы тяжести на элементы, которое получается при вращении вокруг по существу горизонтальной оси вращения, необходимо учитывать.
Предлагаемый вал контактного кольца имеет распределенные по его окружности направляющие каналы для размещения электрических проводов для электрического присоединения по меньшей мере одного контактного кольца. Таким образом, предлагается, что электрические провода, которые должны проводить электрические сигналы, больше не проходят пучком или не полностью пучком внутри выполненного в виде полого вала контактного кольца, а дальше снаружи в соответствующих направляющих каналах предпочтительно так, что каждый направляющий канал служит для размещения одного электрического провода для одного электрического сигнала. За счет этого можно целенаправленно прокладывать электрические провода в валу контактного кольца и они, кроме того, находятся ближе к наружной окружности вала контактного кольца и тем самым ближе к соответствующему контактному кольцу, с которым они электрически соединяются. За счет расположения с распределением по окружности направляющих каналов, имеется в распоряжении также больше конструктивного пространства по сравнению с расположением электрических проводов в зоне оси вращения. Чем дальше направляющие каналы отстоят от наружной окружности вала контактного кольца, тем больше в принципе предоставляемое в распоряжение конструктивное пространство.
За счет распределенных по окружности направляющих каналов и тем самым соответственно распределенных электрических проводов достигается также улучшенное распределение тепла и тем самым улучшенный отвод тепла.
Предпочтительно вал контактного кольца и/или по меньшей мере одно контактное кольцо изготовлены методом экструдирования или методом волочения. За счет этого можно создавать длинные профили с остающимся одинаковым в осевом направлении поперечным сечением, которые можно затем нарезать на желаемую длину. Тем самым простым образом обеспечивается возможность изготовления одинаковых по профилю, но различных по длине элементов. Можно изготавливать большое количество контактных колец, которые соответственно необходимо лишь нарезать на желаемую длину. Кроме того, можно сравнительно просто изготавливать вал контактного кольца с несколькими направляющими каналами, если применяется соответствующее устройство для изготовления многих одинаковых в поперечном сечении валов контактного кольца. А именно при этом изготовление и подготовка соответствующего устройства для изготовления образует большую долю затрат и стоимости изготовления, которые, однако, распределяются, когда изготавливается большое количество подобных предметов. Таким образом, сравнительно сложную форму вала контактного кольца можно изготавливать за счет этого со сравнительно небольшими затратами. При этом направляющие каналы могут быть выполнены непосредственно при экструдировании или волочении.
Согласно одному варианту выполнения предлагается, что вал контактного кольца имеет проходящие радиально наружу ребра с лежащими между ними канавками, при этом предусмотрено, в частности три, предпочтительно по меньшей мере шесть ребер, которые являются, в частности, идентичными и/или равномерно распределены в окружном направлении. Предпочтительно вал выполнен в поперечном сечении, т. е. в разрезе поперек оси вращения, приблизительно в форме звезды.
За счет этого обеспечивается возможность создания стабильного, в частности, также жесткого и жесткого на скручивание вала, который имеет несколько проводов, в частности, проводов для передачи мощности. Для передачи электрической мощности трехфазной системы, в валу могут проходить соответственно три провода, при этом каждый отдельный провод проходит в соответствующем одном направляющем канале. При шести ребрах и соответственно шести канавках могут проходить два раза по три провода трехфазной системы.
При этом наиболее целесообразным является звездообразное, в частности симметричное звездообразное выполнение, которое может иметь эти канавки и ребра. За счет симметрии можно предотвращать возможные неправильные проводки. При этом звездообразность относится к поперечному сечению вала контактного кольца, который может называться коротко валом, согласно разрезу поперек оси вращения.
Согласно другому варианту выполнения предлагается, что вал контактного кольца для направления других электрических проводов имеет сквозное отверстие с совпадающей с осью вращения продольной осью. При этом такое сквозное отверстие может называться центральной трубой. Его не обязательно выполнять посредством сверления. За счет этого обеспечивается возможность выполнения контактного кольцевого передатчика, в котором в такой центральной трубе проходят провода для передачи данных от вращающейся части к неподвижной части и наоборот. В направляющих каналах, которые образованы, в частности, соответствующими канавками в валу контактного кольца, могут проходить электрические провода для передачи мощности. Таким образом, эти оба в принципе противоположных вида проводов отделены друг от друга. Проложенные в центральной трубе провода для передачи данных могут проходить насквозь через этот вал контактного кольца в продольном направлении, а именно к блоку контактного кольцевого передатчика, в котором передаются данные между неподвижной и вращающейся частью. В противоположность этому расположенные в направляющих каналах провода проходят не полностью через вал контактного кольца в осевом направлении, а направляются наружу к соответствующему контактному кольцу и там соединяются с ним электрически проводящим образом. Таким образом, такой вал контактного кольца является также частью силовой части контактного кольцевого передатчика, и тем самым простым и целесообразным образом обеспечивает разумное разделение силовой части и части передачи данных. Таким образом, это разделение относится не только к расположению соответствующих контактных колец и выполняющих контакт щеток, но также к раздельному прохождению соответствующих проводов в валу контактного кольца, который образует часть силовой части.
Преимущество такого разделения состоит также в меньшем электромагнитном влиянии на провода для передачи данных со стороны силовых проводов.
Согласно по меньшей мере одному другому варианту выполнения, для контактного кольцевого тела предлагается, что предусмотрено по меньшей мере одно предназначенное для надвигания на вал контактного кольца изолирующее тело, с целью электрической изоляции двух контактных колец друг от друга и/или с целью электрической изоляции контактного кольца от вала контактного кольца, и/или с целью пропускания электрического провода или по меньшей мере одного из электрических проводов изолированно в направляющих каналах.
Таким образом, предусмотрен один, предпочтительно несколько надвигаемых изолирующих тел. Их можно надвигать на вал контактного кольца и за счет этого обеспечивать модульную конструкцию. Таким образом, изолирующие тела согласованы с валом контактного кольца, который имеет распределенные по его окружности направляющие каналы, так что их можно надвигать на вал. Для изоляции двух контактных колец друг от друга, изолирующее тело имеет, например, соответствующий окружной участок, такой как, например, окружная перемычка или участок в виде шайбы, который в соответствии с предназначением расположен в осевом направлении между двумя контактными кольцами. Соответствующие оба контактных кольца изолируются за счет этого друг от друга и могут иметь различные электрические потенциалы.
Для изоляции вала контактного кольца по меньшей мере от одного контактного кольца изолирующее тело выполнено так, что оно в радиальном направлении расположено между валом контактного кольца и по меньшей мере одним контактным кольцом. В частности, изолирующие тела можно надвигать на вал, и на них, т. е. с несколько большим диаметром, можно затем на изолирующее тело надвигать контактные кольца.
При этом изолирующее тело может иметь такой изолирующий участок для изоляции в радиальном направлении, т. е. между валом и контактным кольцом, и оно может дополнительно иметь указанный окружной участок для изоляции в осевом направлении.
Например, могут быть предусмотрены различные изолирующие тела, такие как, например, одно тело с окружным возвышением для изоляции в осевом направлении и другое тело без такой изоляции. За счет соответствующего составления вместе таких или других различных изолирующих тел можно реализовывать соответствующее конкретное выполнение контактного кольцевого тела и тем самым в конечном итоге контактного кольцевого передатчика. Для этого просто соответствующие изолирующие тела и соответствующие контактные кольца последовательно надвигаются на вал контактного кольца. За счет этого можно лишь посредством различного составления вместе изолирующих тел и контактных колец изготавливать различные контактные кольцевые тела и тем самым в конечном итоге различные контактные кольцевые передатчики.
Для изоляции электрических проводов от вала контактного кольца изолирующее тело выполнено так, что канальные участки, в частности полые канальные участки, входят в направляющие каналы, в частности, согласованы с ними. В эти канальные участки можно затем укладывать соответствующие провода. В частности, такие канальные участки для проводов изолирующего тела согласованы с направляющими каналами вала контактного кольца так, что они дополнительно выполняют направляющую функцию для надевания изолирующего тела на вал контактного кольца. За счет этого изолирующие тела могут фиксироваться в направлении вращения на валу контактного кольца.
Предпочтительно вал контактного кольца имеет профиль, и изолирующее тело имеет согласованный с профилем вала контактного кольца ответный профиль. Этот профиль и ответный профиль выполнены, в частности, так, что изолирующее тело его ответным профилем можно надвигать в осевом направлении вдоль профиля вала контактного кольца на вал контактного кольца. При этом профиль и ответный профиль входят в зацепление друг с другом так, что получается по существу соединение без возможности проворачивания. В зависимости от посадки изолирующее тело можно надвигать с небольшим зазором или плотно, так что оно сидит без зазора. Предпочтительно плотная посадка может быть реализована также тем, что профиль и ответный профиль имеют не по всей длине плотную посадку, а лишь в отдельных точках, за счет предусмотрения, например, соответствующих возвышающихся перемычек на изолирующем теле в осевом направлении. Их можно при необходимости просто согласовывать, если они оказываются слишком большими, или же изолирующее тело в зоне таких перемычек или других возвышений слегка прогибается с целью достижения плотной посадки между валом контактного кольца и изолирующим телом.
Согласно одному варианту выполнения предлагается, что предусмотрено несколько изолирующих тел с одинаковым поперечным сечением, но различной длины, соответственно с различным прохождением в осевом направлении, и/или что предусмотрено несколько изолирующих тел для установки с прилеганием друг к другу на валу контактного кольца. Контактные кольца для передачи различной мощности отличаются друг от друга, если они предусмотрены для одного и того же контактного кольцевого тела, по существу своей длиной, соответственно прохождением в осевом направлении. Соответственно также расположенное между валом контактного кольца и контактным кольцом изолирующее тело должно быть согласовано с соответствующей длиной контактного кольца. За счет применения нескольких изолирующих тел, в частности, нескольких изолирующих тел одинаковой длины, т. е. одинакового прохождения в осевом направлении, можно достигать различных длин с помощью различного количества надвигаемых друг за другом на вал контактного кольца изолирующих тел. При этом можно составлять вместе также несколько контактных колец, однако для контактных колец существует проблема, что они должны иметь контакт друг с другом. Поэтому может быть целесообразным и предлагается применение имеющих различную длину, выполненных в виде единого целого контактных колец, в противоположность чему составление вместе нескольких соответствующих изолирующих тел является предпочтительным.
Для контактирования контактного кольца, в частности, проходящий в изолирующем канальном участке изолирующего тела электрический провод пропускается через отверстие изолирующего тела в его наружной боковой поверхности к контактному кольцу и там контактируется. При этом изолирующее тело может иметь несколько проводных канальных участков, например, три или шесть проводных канальных участков в соответствии с количеством направляющих каналов в валу контактного кольца. Однако наружная боковая поверхность изолирующего тела предпочтительно имеет лишь одно отверстие, соответственно изолирующее тело имеет отверстие лишь к одному проводному канальному участку. Если изолирующее тело и соответственно также по существу вал контактного кольца выполнены равномерно звездообразно, то можно идентичные изолирующие тела с отверстиями в их боковой поверхности в идентичном месте составлять вместе на валу контактного кольца так, что их отверстия ведут к различным направляющим каналам.
Целесообразной является форма, при которой изолирующие тела имеют ступенчатые кромки для установки на соответствующие ступенчатые кромки соседнего изолирующего тела. Так, одно изолирующее тело может перекрываться с соседним на одной стороне изолирующим телом с выступающей кромкой, в то время как оно на другой стороне, при рассматривании в осевом направлении, обеспечивает возможность перекрывания для соседнего изолирующего тела. За счет этого улучшается, в частности, изоляция в этих зонах стыковки между двумя изолирующими телами. Можно предотвращать возникновение или возможность возникновения непреднамеренного создания электрически проводящего соединения между двумя соседними изолирующими телами. За счет этого перекрывания предотвращается образование зазора между двумя соседними изолирующими телами также в случае, когда они не полностью и точно установлены друг на друга. За счет формы точной посадки каждого из этих изолирующих тел для надвигания с точной посадкой на вал контактного кольца соседние изолирующие тела устанавливаются друг на друга также в указанных местах перекрытия, в частности, на своей направляющей кромке в соответствии с предназначением и с предусмотренным перекрытием. Направление каждого изолирующего тела на валу контактного кольца, а именно на профиле вала контактного кольца, обеспечивает также направление при установке друг на друга, соответственно при составлении вместе соседних изолирующих тел, также относительно ступенчатых кромок.
Предпочтительно по меньшей мере одно из изолирующих тел предусмотрено в качестве пограничного изолирующего тела для электрической изоляции по меньшей мере одного контактного кольца в радиальном и в осевом направлении. Кроме того, или в качестве альтернативы, по меньшей мере одно из изолирующих тел предусмотрено в качестве дистанционного изолирующего тела для электрической изоляции по меньшей мере одного контактного кольца лишь в радиальном направлении. Такое дистанционное изолирующее тело расположено, в частности, в осевом направлении между двумя пограничными изолирующими телами, если имеются два пограничных изолирующих тела. В частности, одно контактное кольцо может быть расположено между двумя пограничными изолирующими телами, которые изолируют его в осевом направлении с обеих сторон и в радиальном направлении от вала контактного кольца. В зависимости от длины, т. е. в зависимости от прохождения в осевом направлении контактного кольца, могут быть предусмотрены один или несколько дистанционных изолирующих тел между обоими пограничными изолирующими телами.
Согласно одному варианту выполнения могут быть предусмотрены также изолирующие тела, которые изолируют исключительно в осевом направлении. Для совместной полной радиальной и осевой изоляции контактного кольца можно применять, например, два таких изолирующих лишь в осевом направлении изолирующих тела вместе с соответствующим количеством дистанционных изолирующих тел.
Таким образом, можно предпочтительно изолировать контактные кольца различной осевой длины, при этом требуется лишь несколько различных изолирующих тел. Таким образом, создано модульное решение. За счет применения различно большого количества дистанционных колец обеспечивается масштабирование, при котором простым образом создается изолирующая зона с согласованной с контактным кольцом необходимой длиной.
Дополнительно к этому за счет указанных окружных ступенек, соответственно за счет указанной одной ступеньки на стыковочных кромках изолирующего тела для стыковки с соседним изолирующим телом, исключаются пути для токов поверхностной утечки, и тем самым создается хорошая изоляция. Это обеспечивается также при составлении вместе множества изолирующих тел для изоляции сравнительно длинного контактного кольца.
На боковых поверхностях, соответственно на одной боковой поверхности каждого изолирующего тела, могут быть предусмотрены небольшие возвышения, в частности, в виде плоских, ориентированных в осевом направлении перемычек, которые при их применении в соответствии с предназначением соприкасаются с установленным сверху контактным кольцом и за счет этого обеспечивают неподвижную посадку контактного кольца на изолирующем теле. Тем самым достигается плотная посадка контактного кольца на изолирующем теле, без необходимости предусмотрения соответствующей плотной посадки между изолирующим телом и контактным кольцом.
Согласно одному варианту выполнения предлагается, что несколько изолирующих тел составлены вместе на валу контактного кольца и образуют совместно по меньшей мере один проводной канал для прохождения электрического провода для электрического присоединения соответствующего контактного кольца, при этом по меньшей мере один проводной канал электрически изолирован с помощью изолирующих тел от остальных контактных колец и/или от вала контактного кольца. В частности, такой проводной канал проходит в направляющем канале вала контактного кольца. В частности, такой направляющий канал может быть составлен из указанных выше проводных канальных участков за счет того, что каждое изолирующее тело имеет по меньшей мере один полый проводной канальный участок, который образует часть профиля изолирующего тела и частично образован в направляющем канале. Предпочтительно такой проводной канальный участок составлен из участка изолирующего тела, который согласован с одним из направляющих каналов, в частности, образует противоположный ему профиль, и участка, который образует сегмент наружной боковой поверхности изолирующего тела, на который опирается контактное кольцо.
Предпочтительно предусмотрено по меньшей мере одно возвышение на наружном цилиндрическом участке по меньшей мере одного изолирующего тела, с целью достижения за счет этого неподвижной посадки надвинутого на этот цилиндрический участок контактного кольца. Такие возвышения могут быть выполнены простым образом и предотвращают необходимость согласования друг с другом с соответствующей высокой точностью изолирующих тел и подлежащего насаживанию контактного кольца.
Предпочтительно предусмотрено несколько идентичных, взаимозаменяемых изолирующих тел, в частности, надвинутых на вал контактного кольца. За счет этого достигается модульная конструкция. Для этого предлагаемый вал контактного кольца обеспечивает хорошую основу. На вал контактного кольца можно надвигать в осевом направлении несколько различных изолирующих тел, которые в зависимости от подлежащего созданию контактного кольцевого тела и тем самым подлежащего изготовлению контактного кольцевого передатчика, могут быть расположены различно также в осевом направлении. Тем не менее, независимо от этого образуются осевые проводные каналы в изолирующих телах, и могут быть расположены различные контактные кольца, а именно такие, которые различны по своей осевой длине. Могут быть расположены в осевом направлении различные контактные кольца и могут быть расположены и контактироваться другие по сравнению с другим, создаваемым с помощью них контактным кольцевым телом контактные кольца из одних и тех же основных унифицированных узлов. Таким образом, предлагаемое решение, соответственно предлагаемые решения создают основу для модульной конструкции. Также за счет этого обеспечивается преимущество по сравнению с контактными кольцевыми передатчиками, согласно уровню техники.
За счет такой модульной конструкции обеспечиваются также преимущества при монтаже, соответственно при повторном использовании. Известные из уровня техники решения, в которых, среди прочего, применяются облицованные контактные кольца, повторное применение неразъемных блоков возможно лишь с большими затратами.
Согласно одному варианту выполнения предлагается контактное кольцевое тело, которое характеризуется тем, что контактное кольцо изготавливается из заготовки для подшипника скольжения из бронзы, в частности, посредством экструдирования или волочения. Можно применять, например, заготовку из CuSn8 или CuSn6. Таким образом, эту заготовку можно нарезать на необходимую длину и механически обрабатывать. За счет имеющейся геометрии заготовки можно экономить время обработки, и можно получать за счет способа экструдирования прочный конструктивный элемент. Предлагается вариант выполнения, в котором для крепления электрического соединительного провода по меньшей мере одно контактное кольцо имеет приварной резьбовой болт, в котором по меньшей мере одно контактное кольцо имеет припаянный или приваренный к контактному кольцу соединительный элемент, и/или в котором контактное кольцо образовано методом экструдирования или волочения и имеет приформованный при экструдировании или волочении соединительный элемент.
За счет этого можно простым и целесообразным образом подготавливать надежное контактирование контактного кольца с соответствующим электрическим проводом, в частности, с соответствующим электрическим соединительным проводом.
В частности, предусмотрение приварного резьбового болта обеспечивает возможность простого привинчивания соответствующего подлежащего соединению электрического провода к этому приварному резьбовому болту, когда электрический провод имеет, например, соответствующий кабельный наконечник с проушиной. Приварной резьбовой болт можно неподвижно приваривать изнутри к контактному кольцу. Изготовление такого контактного кольцевого тела можно осуществлять, например, так, что электрический провод привинчивается к контактному кольцу изнутри перед надвиганием контактного кольца на вал контактного кольца и на соответствующее изолирующее тело. Затем контактное кольцевое тело может быть подготовлено так, что на вал надвигается изолирующее тело, которое имеет отверстие в своей боковой поверхности для прохождения соответствующего электрического провода. Это отверстие предпочтительно выполнено так, что оно по меньшей мере в осевом направлении открыто, так что соответствующее, уже снабженное электрическим проводом контактное кольцо надвигается на это изолирующее тело так, что при этом закрепленный электрический провод вдвигается примерно в зону его соединения в осевом направлении в отверстие изолирующего тела. Затем на вал можно надвигать следующее изолирующее тело, либо для изоляции того же контактного кольца, либо следующего контактного кольца, при этом электрический провод при надвигании этого другого изолирующего тела проходит через его проводной канальный участок. Этот проводной канальный участок нового изолирующего тела не имеет отверстия в своей наружной боковой поверхности, однако соответствующий проводной участок надвинутого перед этим изолирующего тела имеет отверстие, а именно то, через которое проходит уже перед этим соединенный с контактным кольцом электрический провод.
Таким образом, это конкретное решение модульной конструкции создает возможность сравнительно простого и при этом стабильного соединения соответствующих электрических проводов с соответствующими контактными кольцами.
Согласно одному другому варианту выполнения предлагается, что для контактного кольцевого тела в осевом направлении имеется несколько участков контактных колец, и каждый участок контактных колец образует гальванически соединенный блок, и участки контактных колец имеют различную осевую величину, различное количество контактных колец одинаковой величины, так что соответствующая осевая величина, т. е. длина соответствующего участка контактных колец создается с помощью нескольких применяемых контактных колец, и/или имеется различное количество изолирующих тел, в частности, различное количество дистанционных изолирующих тел одинаковой величины. Таким образом, на вал контактного кольца надвигается соответствующее количество различных изолирующих тел и соответственно различное количество различных контактных колец, с целью создания контактного кольцевого тела для желаемого применения.
Кроме того, предлагается контактный кольцевой передатчик, который предусмотрен для передачи электрических сигналов между неподвижной и вращающейся вокруг оси вращения частью, при этом этот контактный кольцевой передатчик имеет контактное кольцевое тело, согласно по меньшей мере одному указанному выше варианту выполнения.
Предпочтительно контактный кольцевой передатчик образован так, что имеется участок сигнальной части и участок силовой части, и участок сигнальной части и участок силовой части имеют каждый неподвижный и установленный с возможностью вращения относительно него участок, и оба установленных с возможностью вращения участка, т. е. установленный с возможностью вращения участок сигнальной части и установленный с возможностью вращения участок силовой части предпочтительно разъемно соединены друг с другом с помощью соединительного элемента так, что вращательное движение одного установленного с возможностью вращения участка передается с помощью соединительного элемента на другой установленный с возможностью вращения участок. Оба установленных с возможностью вращения участка выполнены, в частности, в виде вала сигнальной части, соответственно вала силовой части, соответственно могут так называться. Таким образом, предлагается, что вал сигнальной части закреплен разъемно на валу силовой части. В частности, для этого предлагается поводковая втулка, которая образует соединительный элемент на силовой части и предназначена для размещения соответствующего имеющегося на сигнальной части, а именно, в частности, на валу сигнальной части поводкового штифта. Таким образом, участок сигнальной части и участок силовой части могут быть простым образом соединены функционально друг с другом, соответственно отделены друг от друга. Для этого неподвижный участок сигнальной части может быть закреплен на неподвижном участке силовой части так, что штифт или аналогичный элемент вала сигнальной части может входить во втулку, или аналогичный элемент, вала силовой части. Крепление обеих неподвижных частей участка силовой части и участка сигнальной части обеспечивает одновременно функциональное соединение вала сигнальной части с валом силовой части. А именно функциональное соединение создается так, что оба вала вращаются совместно за счет этого механического соединения.
За счет этого особенно предпочтительно обеспечивается возможность по существу раздельной подготовки участка силовой части, с одной стороны, и участка сигнальной части, с другой стороны. Для этого предпочтительно также предлагается, что вал силовой части имеет среднее осевое продольное отверстие, а именно так называемую центральную трубу, через которую можно подводить соответствующие электрические провода участка сигнальной части, а именно к валу сигнальной части. Предпочтительно в зоне перехода между валом сигнальной части и валом силовой части может быть предусмотрено штекерное электрическое соединение для подключения подводимых через центральную трубу электрических проводов. В соответствии с этим предлагается предусмотрение одного или нескольких штекерных соединителей на валу силовой части и соответствующих штекерных соединителей на валу сигнальной части для электрического соединения подключаемых к ним электрических проводов.
Предпочтительно участок силовой части, который упрощенно может называться также силовой частью, имеет закрываемый с помощью быстродействующих затворов корпус. За счет этого обеспечивается быстрый и простой доступ к контактному кольцевому передатчику, в частности, к корпусу силовой части. Таким образом, можно обнаруживать возможные неисправности, и за счет модульной конструкции контактного кольцевого передатчика возможно выполнение ремонта со сравнительно небольшими затратами. В любом случае указанные выше варианты выполнения облегчают замену отдельных элементов, без необходимости в случае неисправности демонтажа всего контактного кольцевого передатчика и замены полностью на новый передатчик соответственно ремонта в мастерской.
Предпочтительно по меньшей мере один из установленных с возможностью вращения участков, т. е. по меньшей мере один из валов силовой части или валов сигнальной части установлен с помощью предварительно напряженного подшипника. Это напряжение подшипника обеспечивает минимальную нагрузку и тем самым правильное соотношение качения тел качения. Дополнительно к этому опора имеет возможно меньший зазор, так что возникает возможно меньше нежелательных движений, таких как качания сигнального вала.
Предлагается также вал контактного кольца контактного кольцевого тела. Такой вал контактного кольца имеет по меньшей мере один из признаков, которые указаны выше в связи с пояснением вариантов выполнения контактного кольцевого тела или контактного кольцевого передатчика. В частности, вал контактного кольца имеет распределенные по его окружности направляющие каналы для размещения электрических проводов для электрического соединения по меньшей мере с одним контактным кольцом. Таким образом, с помощью такого вала контактного кольца достигаются указанные выше в этой связи преимущества.
Предлагается также изолирующее тело, которое предназначено для надвигания на вал контактного кольца контактного кольцевого тела, согласно одному из указанных выше вариантов выполнения. Изолирующее тело имеет соответственно по меньшей мере один признак, который указан относительно изолирующего тела в связи по меньшей мере с одним вариантом выполнения контактного кольцевого тела, контактного кольцевого передатчика и/или вала контактного кольца.
Во всяком случае, предлагается контактное кольцо контактного кольцевого тела, согласно по меньшей мере одному из указанных выше вариантов выполнения. Предпочтительно контактное кольцо предназначено для надвигания на изолирующее тело, согласно одному из указанных вариантов выполнения изолирующего тела. Предпочтительно все контактные кольца и изолирующие тела стянуты друг с другом с помощью концевого элемента, который может называться также концевой крышкой, так что контактные кольца не могут больше вращаться относительно изолирующих тел. Такая концевая крыша предпочтительно является одновременно местом опоры плавающего подшипника.
Контактное кольцо предпочтительно имеет по меньшей мере один признак, который был указан в связи по меньшей мере с одним вариантом выполнения контактного кольцевого передатчика или одного из его элементов.
Предлагается также ветроэнергетическая установка, содержащая гондолу и установленный с возможностью вращения относительно гондолы аэродинамический ротор, которая имеет по меньшей мере один контактный кольцевой передатчик, согласно одному из поясненных вариантов его выполнения. Такой установленный в ветроэнергетической установке контактный кольцевой передатчик предусмотрен, в частности, для передачи электрической энергии для регулировочных электродвигателей для лопастей ротора, и для передачи электрической энергии для управления таким электродвигателем для перестановки лопастей ротора, или для передачи данных для связи с установкой, в частности, связи через шину передачи данных, и/или для передачи данных измерения от ротора в гондолу. Кроме того, или в качестве альтернативы, контактный кольцевой передатчик предназначен для передачи электрической энергии к ротору электрического генератора. В частности, он предназначен для передачи постоянного тока для возбуждения ротора синхронного генератора. В частности, это предусмотрено в связи с применением не имеющей редуктора ветроэнергетической установки, в которой ротор генератора ветроэнергетической установки вращается вместе с аэродинамическим ротором ветроэнергетической установки.
Ниже приводится в качестве примера пояснение изобретения на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг. 1 - ветроэнергетическая установка в изометрической проекции;
фиг. 2 - разрез контактного кольцевого передатчика на виде сбоку;
фиг. 3 - разрез части контактного кольцевого передатчика согласно фиг. 2, в котором демонтирована сигнальная часть, на виде сбоку;
фиг. 4 - часть контактного кольцевого передатчика согласно фиг. 2, а именно демонтированная сигнальная часть, которая соответственно не показана на фиг. 3;
фиг. 5 - часть контактного кольцевого тела, которое частично смонтировано в еще подлежащем изготовлению контактном кольцевом передатчике, в изометрической проекции;
фиг. 6 - часть несмонтированного вала контактного кольца с некоторыми изолирующими телами и одним контактным кольцом в изометрической проекции;
фиг. 7 - изолирующее тело с контактным кольцом в изометрической проекции;
фиг. 8 - часть контактного кольца с двумя приварными резьбовыми болтами и смонтированный кабельный наконечник в изометрической проекции;
фиг. 9 - несмонтированный резьбовой болт для сварки;
фиг. 10 - часть торцевой стороны силовой части контактного кольцевого передатчика в изометрической проекции;
фиг. 11 и 12 - вал контактного кольца в различных изометрических проекциях;
фиг. 13 - вал контактного кольца на виде сверху в осевом направлении;
фиг. 14 и 15 - пограничное изолирующее тело в различных изометрических проекциях;
фиг. 16 - пограничное изолирующее тело на виде сверху в осевом направлении;
фиг. 17 и 18 - дистанционное изолирующее тело в различных изометрических проекциях;
фиг. 19 - дистанционное изолирующее тело на виде сверху в осевом направлении;
фиг. 20 - разрез части дистанционного изолирующего тела из фиг. 19;
фиг. 21 - контактное кольцо в изометрической проекции;
фиг. 22 - контактное кольцо для передачи потенциала земли в изометрической проекции;
фиг. 23 - контактное кольцо контактного кольцевого передатчика без концевой крышки в изометрической проекции.
В последующем аналогичные, однако, не идентичные элементы могут быть обозначены идентичными позициями для подчеркивания функционального подобия. Одинаковые варианты выполнения или конструктивные элементы одинаковых вариантов выполнения могут быть изображены в различных масштабах.
На фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110. Ротор 106 во время работы приводится во вращение ветром и за счет этого приводит в действие генератор в гондоле 104.
На фиг. 2 показан в разрезе на виде сбоку контактный кольцевой передатчик 1, содержащий силовую часть 2, сигнальную часть 4 и вращающуюся соединительную часть 6. Детали силовой части 2 с вращающейся соединительной частью 6 показаны на фиг. 3, и детали сигнальной части 4 показаны на фиг. 4.
На фиг. 3 показана вращающаяся соединительная часть 6, соединенная без возможности проворачивания с валом 8 контактного кольца. Вал 8 контактного кольца установлен с помощью двух подшипников 10 силовой части с возможностью вращения относительно неподвижной силовой части 12. За счет этого также вращающаяся соединительная часть 6 установлена с возможностью вращения относительно неподвижной силовой части 12.
Вращающаяся соединительная часть 6 может быть с помощью поводкового крепления 14 закреплена на вращающейся части установки, такой как, например, часть аэродинамического ротора ветроэнергетической установки, так, что вращающаяся соединительная часть 6 вращается вместе с этим указанным в качестве примера ротором, при этом одновременно вращается вал 8 контактного кольца. Все соединения в этом вращающемся элементе, который здесь в качестве примера назван аэродинамическим ротором ветроэнергетической установки, могут соединяться с помощью различных соединительных элементов 16, которые могут быть выполнены различно, с вращающейся соединительной частью 6. Это относится как к силовым соединениям, так и к сигнальным соединениям. Для пояснения следует указать, что контактный кольцевой передатчик 1 применяется в принципе для передачи электрических сигналов, куда входят как электрические сигналы высокой мощности, в частности, ток снабжения соответствующих электрических приборов, так и электрические сигналы, которые передают по существу информацию, такие как управляющие сигналы или измерительные сигналы. Однако если в контактном кольцевом передатчике 1 делается различие между силовой частью 2 и силовой частью 4 и соответствующими компонентами, то под сигнальной частью 4 следует понимать ту часть контактного кольцевого передатчика 1, которая передает по существу сигналы с небольшой плотностью мощности, т. е., в частности, управляющие сигналы и измерительные сигналы. В отличие от этого под силовой частью следует понимать ту часть контактного кольцевого передатчика 1, которая передает сигналы с большой плотностью мощности, соответственно большой мощности, а именно мощности, которая существенно больше мощности сигнальной части. Предпочтительно с помощью контактного кольцевого передатчика осуществляется также необходимое, с электротехнической точки зрения, соединение с землей через силовую часть.
Детали соединения электрических проводов с вращающейся соединительной частью не имеют значения. Во всяком случае, от вращающейся соединительной части 6 отходят электрические провода к валу 8 контактного кольца. Электрические провода, которые должны передавать сигналы малой мощности и должны проходить в сигнальной части 4, проходят в называемом центральной трубой 18 осевом отверстии в зону 20 соединения сигнальной части.
Электрические провода для передачи высокой мощности, которые для простоты могут называться также энергетическими проводами 22 или силовыми проводами 22, проходят в валу 8 контактного кольца снаружи центральной трубы 18 в направляющих каналах 24. При этом энергетические провода 22 закрепляются с помощью приварного резьбового болта 26 на контактном кольце. Для этого резьбовой болт 28 приваривается к контактному кольцу 28, и энергетический провод 22 с помощью кабельного наконечника, который не изображен на фиг. 3, но который будет представлен ниже, прочно привинчивается к резьбовому болту 26 и тем самым гальванически соединяется с соответствующим контактным кольцом 28.
Неподвижная силовая часть 12 имеет щетки 30, которые скользят по контактным кольцам 28, которые могут иметь различную осевую длину, с целью передачи электрического тока с вала 8 контактного кольца на неподвижную силовую часть 12. Затем с неподвижной силовой части 12 передаваемая между контактными кольцами 28 и щетками 30 энергия может отводиться и передаваться дальше с помощью соответствующих неподвижных соединительных элементов 32. Конкретное выполнение неподвижных соединительных элементов 32 не имеет значения. Меду прочим, направление передачи электрической мощности, а именно с помощью электрического тока, от вращающейся части к неподвижной части названа лишь в качестве примера. Возможна также передача в противоположном направлении, как это происходит, например, при передаче электрической энергии от гондолы ветроэнергетической установки на аэродинамический ротор ветроэнергетической установки с помощью такого контактного кольцевого передатчика 1.
Сигнальная часть 4, которая показана на фиг. 4, имеет соответствующую сигнальной соединительной зоне 20 силовой части 2 сигнальную соединительную зону 34. Для изготовления полностью собранного контактного кольцевого передатчика 1, показанного на фиг. 2, сигнальная часть 4 располагается на силовой части 2 торцевой стороной на сигнальной соединительной зоне 20 своей соответствующей сигнальной соединительной зной 34 и прочно привинчивается. При этом поводковый штифт 26 сигнальной части 4 входит в поводковую втулку 38 силовой части 2. Поводковая втулка 38 соединена без возможности проворачивания с валом 8 силовой части 2, и тем самым возможное вращение вала 8 контактного кольца через поводковую втулку 38 и поводковый штифт 36 передается на вращающуюся часть 40 сигнальной части 4. Для этого вращающаяся часть 40 установлена с помощью односторонней опоры 42 в неподвижной части 44 сигнальной части 4. Односторонняя опора 42 является односторонней тем, что она в осевом направлении расположена лишь на одной стороне, а именно в направлении силовой части 2. За счет этого обеспечивается предпочтительная доступность сигнальной части 4 через сравнительно легко снимаемую концевую крышку 46.
Сигнальная часть 4 предусмотрена для передачи электрических сигналов малой мощности, в частности управляющих сигналов и измерительных сигналов. Эти электрические сигналы подаются, соответственно отводятся, с помощью проводов в центральной трубе 18 силовой части 2 и через сигнальный штекер 48 и сигнальный противоположный штекер 50 на вращающуюся часть 40 сигнальной части 4. В соответствии с этим сигнальный штекер 48 и противоположный сигнальный штекер 50 при составлении вместе сигнальной части и силовой части 2 стыкуются с образованием штекерного соединения. В соответствии с этим сигнальные провода, которые проходят в силовой части 2 в центральной трубе 18, гальванически соединяются с сигнальным штекером 48. Соответственно сигнальные провода во вращающейся части 40 сигнальной части 4 электрически соединяются с противоположным сигнальным штекером 50, соответственно присоединяются в нем. На фиг. 2-4 показана по существу конструкция контактного кольцевого передатчика 1, соответственно его компонентов, при этом конкретные сигнальные провода не изображены.
Для дальнейшей передачи электрических сигналов малой мощности в сигнальной части 4, провода от сигнального штекера 48 электрически соединяются с контактными кольцами 52. По контактным кольцам 52 сигнальной части 4 скользят щетки 54, из которых некоторые показаны на фиг. 4.
Для неподвижного соединения сигнальной части 4 с силовой частью 2, а именно в зоне сигнальной соединительной зоны 30 и соответствующей сигнальной соединительной зоны 34, сигнальная часть 4 имеет соответствующий соединительный фланец 56. Дополнительно к этому предусмотрено уплотнительное кольцо 58 в зоне соединительного фланца 56, с целью уплотнения силовой части 2 в уплотнительной зоне 60. Следует отметить, что масштаб силовой части 2 на фиг. 3 и сигнальной части 4 на фиг. 4 являются различными.
Для дальнейшей передачи, соответственно подачи передаваемых в сигнальной части 4 маломощных сигналов, на неподвижной части 44 сигнальной части 4 предусмотрен кабель 62 для передачи данных с соединительным штекером 64 передачи данных.
В разрезе частично изготовленной силовой части 2 и тем самым частично изготовленного контактного кольцевого передатчика на фиг. 5 показан открытый корпус 70 силовой части 2. Таким образом, частично открытый корпус 70 является частью неподвижной силовой части 12. Кроме того, частично показано контактное кольцевое тело 72, которое содержит несколько контактных колец 28, которые в осевом направлении изолированы друг от друга с помощью участков изоляционных шайб. Участки 74 изоляционных шайб является частью пограничного изолирующего тела, подробное описание которого будет приведено ниже.
Для снятия или передачи электрической энергии между контактными кольцами и неподвижной силовой частью 12 силовой части 2 предусмотрен имеющий форму штанги держатель 76 для щеточных гнезд 78. Эти щеточные гнезда 78 закреплены с помощью крепежного средства 80 на имеющем форму штанги держателе 76. В щеточные гнезда 78 может быть вставлена соответствующая угольная щетка, с целью скольжения по соответствующему контактному кольцу 28 и выполнения за счет этого электрического соединения между неподвижной силовой частью 12 и вращающимся контактным кольцевым телом 72. На фиг. 5 изображены лишь некоторые щеточные гнезда 78, и они еще не имеют угольных щеток и еще не имеют электрических соединений, которые подлежат созданию с помощью соответствующей щетки. Таким образом, силовая часть 2 и тем самым контактный кольцевой передатчик 1 в целом еще изготовлены не полностью. Однако принципиальная, в частности механическая конструкция уже узнаваема.
Кроме того, на фиг. 5 показан небольшой участок неподвижной соединительной части 6, которая соединена без возможности проворачивания с валом контактного кольца и тем самым в целом с контактным кольцевым телом 72.
Дополнительно к этому на фиг. 5 показано, что контактные кольца 28 контактного кольцевого тела 72 в осевом направлении имеют различную длину, и тем самым имеются различные расстояния между участками 74 изоляционных шайб. Конструкция такого контактного кольцевого тела 72 показана на фиг. 6.
На фиг. 6 показана в изометрической проекции часть вала 8 контактного кольца, который здесь демонтирован и стоит на своем фланце 82. На вал 8 контактного кольца надвинуты два пограничных изолирующих тела 84 и одно дистанционное изолирующее тело 86. Каждое пограничное изолирующее тело 84 имеет участок 74 изоляционной шайбы и изолирующей участок 88 боковой поверхности. Дистанционное изолирующее тело 86 не имеет участка изолирующей шайбы, а лишь боковую поверхность 90.
Для иллюстрации необходимых элементов контактного кольцевого тела 72 дополнительно надвинуто контактное кольцо 28 и сидит на изолирующем участке 88 боковой поверхности пограничного изолирующего тела 84. При этом контактное кольцо 28 закрывает отверстие 92 боковой поверхности в изолирующем участке 88 боковой поверхности пограничного изолирующего тела 84.
Дополнительно к этому на фиг. 6 показаны для дистанционного изолирующего тела 86 несколько участков 94 каналов для проводов, которые проходят в направляющем канале 96 вала 8 контактного кольца. Оба насаженных пограничных изолирующих тела 84 также имеют такие участки проводных каналов, так что образуется проводной канал 98 во вставленных друг в друга пограничных изолирующих телах 84 и дистанционных изолирующих телах 86. Из такого проводного канала 98 можно электрически соединять соответствующий электрический провод через отверстие 92 боковой поверхности с показанным контактным кольцом 28.
Как указывалось выше, фиг. 6 предусмотрена лишь для иллюстрации. В действительности в соответствии по меньшей мере с одним из предпочтительных вариантов выполнения применяются контактные кольца с осевой длиной, которая расположена полностью между двумя участками изоляционных шайб. В соответствии с этим при применении короткого контактного кольца 28, т. е. контактного кольца, которое является коротким в осевом направлении, дистанционное изолирующее тело 86 не надвигается, а надвигается снова пограничное изолирующее тело 84, с целью изоляции контактного кольца 28 также в осевом направлении.
Для пояснения взаимодействия между контактным кольцом и изолирующим телом служит фиг. 7. На ней пограничное изолирующее тело 84 показано с надвинутым контактным кольцом 28. Пограничное изолирующее тело 84 имеет участок 74 изоляционной шайбы для электрической изоляции контактного кольца 28 в осевом направлении соответственно относительно осевой стороны. Для изоляции, а также позиционирования в радиальном направлении пограничное изолирующее тело 84 имеет изолирующей участок 88 боковой поверхности. Изолирующей участок 88 боковой поверхности образует по существу непрерывную цилиндрическую боковую поверхность, которая, однако, имеет в показанном примере три отверстия 92 в боковой поверхности. Эти отверстия 92 боковой поверхности открыты в осевом направлении на одной стороне, а именно, как показано на фиг. 7, наверху, а на другой осевой стороне закрыты. Таким образом, изолирующий участок 88 боковой поверхности имеет также непрерывный участок цилиндрической боковой поверхности, который в остальном соединен непосредственно с участком 74 изоляционной шайбы. При этом пограничное тепловое защитное покрытие 84 изготовлено в виде одной части и может быть выполнено из эпоксидной смолы, из термопласта и/или отлитой под давлением части.
Дополнительно к этому пограничное изолирующее тело 84 имеет шесть участков 94 проводных каналов. Участки 94 проводных каналов предусмотрены для введения, соответственно осевого вдвигания, в соответствующие направляющие каналы 96 вала 8 контактного кольца, как это частично показано на фиг. 6. Дополнительно к этому участки 94 проводных каналов имеют на одной осевой стороне, а именно, согласно фиг. 7, направленную вверх окружную ступеньку 202, которая проходит дальше между двумя соседними участками 94 на изолирующем участке 88 боковой поверхности. За счет этого образуется в целом окружная ступенька 202. На другой осевой стороне пограничного изолирующего тела 84 предусмотрена соответствующая обратная окружная ступенька. При этом предусмотрено, что несколько расположенных на валу контактного кольца соседних в осевом направлении изолирующих тел, будь то пограничные изолирующие тела 84 или дистанционные изолирующие тела 86, имеют каждое на одной стороне окружную ступеньку 202 и на другой стороне относительно окружной ступеньки 202 обратную, также окружную ступеньку. За счет этого соседние изолирующие тела можно устанавливать рядом друг с другом в осевом направлении, но также друг в друга в зоне окружной ступеньки 202.
В этом случае участки 94 проводных каналов нескольких изолирующих тел соединяются в один изолирующий канал, в котором может проходить по меньшей мере один электрический провод. Затем такой электрический провод в зависимости от того, в каком изолирующем канале он проходит, может быть соединен у соответствующего отверстия 92 в боковой поверхности с контактным кольцом 28.
На фиг. 8 показано лишь контактное кольцо 28, однако не полностью, в изометрической проекции. На контактном кольце 28 расположены внутри два резьбовых болта 26, а именно приварены. При этом приварные резьбовые болты 26 расположены каждый в плоской осевой канавке 204. Эти осевые канавки 204 могут быть предусмотрены уже при изготовлении контактного кольца 28, в частности, в процессе экструдирования. За счет этих плоских осевых канавок 204 образована плоская зона, на которой могут быть надежно приварены резьбовые болты 26. Сварку можно выполнять, например, с помощью дуговой сварки или с помощью пайки.
Для электрического соединения электрического провода предусмотрен кабельный наконечник, в котором размещается конец соответствующего кабеля и который может быть неподвижно закреплен с гальванической проводимостью с помощью проушины на резьбовом болте 26. Для иллюстрации этого на фиг. 8 показан кабельный наконечник 206, который, однако, не имеет провода. Такой провод может быть введен в отверстие 208 кабельного наконечника 206 и закреплен, например, посредством обжатия.
Резьбовой привариваемый болт 26 показан на фиг. 9. Там показано, что резьбовой болт 26 имеет по существу участок 210 сварки с плоской поверхностью 212 прилегания. Для крепления провода, в частности, с помощью кабельного наконечника, предусмотрен резьбовой участок 214.
На фиг. 10 показана в изометрической проекции торцевая зона силовой части 2. Таким образом, показана по существу соединительная зона 20 сигнальной части силовой части 2. Окружное крепежное кольцо 220 предусмотрено для установки показанной на фиг. 4 силовой части ее соединительным фланцем 56 и неподвижного свинчивания. Для этого крепежное кольцо 220 имеет несколько резьбовых отверстий 222. Таким образом, крепежное кольцо 220 является частью неподвижной силовой части 12.
При этом внутри крепежного кольца 220 имеется участок 224 вала, который соединен без возможности проворачивания с валом 8 контактного кольца и тем самым с возможностью вращения относительно крепежного кольца 220. В отклонение от фиг. 3, на фиг. 10 показаны некоторые концы сигнальных проводов 226, которые выступают из частично изображенной на фиг. 10 центральной трубы 18. Однако в противоположность фиг. 3, на фиг. 10 еще не имеется сигнальный штекер 48, который еще подлежит установке и функциональному соединению с сигнальными проводами 226.
При установке сигнальной части 4, показанной на фиг. 4, на силовую часть 2, как показано на фиг. 10, и закреплении ее неподвижно ее соединительным фланцем 56 на крепежном кольце 220, это осуществляется тем, что поводковый штифт 36 вводится в показанную на фиг. 10 поводковую втулку 38. При этом поводковая втулка 38 выполнена так, что участок вала 224 имеет поводковое отверстие 228, в которое вставлена показанная на фиг. 10 поводковая гильза 230 для размещения в ней поводкового штифта 36. За счет применения поводковой гильзы 230 достигается определенная эластичность, и дополнительно к этому поводковая гильза 230 может быть выполнена так, что она направляет введение поводкового штифта 36 при составлении вместе сигнальной части 4 и силовой части 2.
Как показано также в общем виде на фиг.2, сигнальная часть 4 по своим наружным размерам значительно меньше силовой части 2. В основном, сигнальная часть 4 едва выступает в радиальном направлении за габаритные размеры крепежного кольца 220. Таким образом, показанные на фиг. 10 неподвижные соединительные элементы 32, которые предусмотрены для соединения передающих большую мощность электрических проводов силовой части, лежат вне сигнальной части 4.
На фиг. 11 и 12 показан вал 8 контактного кольца в двух различных изометрических проекциях. Этот вал 8 контактного кольца выполнен в основном звездообразным, с шестью одинаковыми и симметрично смещенными относительно друг друга на 60° плечами 240. Между каждыми двумя соседними плечами 240 образованы направляющие каналы 24 для размещения соответствующего одного участка 94 проводного канала пограничного изолирующего тела 84 или дистанционного изолирующего тела 86, как показано, например, на фиг. 6. В нем могут проходить затем с распределением по окружности вала 8 контактного кольца электрические провода, в частности, для пропускания электрического тока большой мощности, соответственно большой силы тока. Такой вал 8 контактного кольца может быть изготовлен способом экструдирования. Соответственно вал 8 контактного кольца имеет в осевом направлении остающееся неизменным, а именно звездообразным, поперечное сечение.
Отдельные участки вала 8 контактного кольца показаны на фиг. 13 на виде сверху в осевом направлении. В соответствии с этим вал 8 контактного кольца имеет центральную трубу 18, через которую проходит средняя ось 242 вала 8 контактного кольца. Шесть плеч 240 расположены равномерно и концентрично вокруг средней оси 242 и тем самым концентрично вокруг центральной трубы 18. Плечи 240 соединен друг с другом через соединительные участки 244, которые здесь выполнены примерно в виде сегмента окружности на виде сверху в осевом направлении. Эти имеющие приблизительно форму сегмента окружности соединительные участки 244 образуют каждый направляющий канал 24, соответственно его часть. Кроме того, соединительные участки 244 соединены через соединительные перемычки 246 с центральной трубой 18, и за счет этого обеспечивается также соединение между центральной трубой 18 и плечами 240. За счет этого получается в целом стабильная, но одновременно легкая структура. Небольшой вес достигается, среди прочего, также за счет базовых полых пространств 248 и плечевых полых пространств 250. При этом базовые полые пространства 248 образованы между базовой зоной соответствующего плеча 240, двумя соединительными перемычками 246 и частью центральной трубы 18. Плечевые полые пространства 250 имеются в расположенной радиально снаружи в плече 240 зоне.
Дополнительно к этому каждое плечо 240 имеет резьбовые отверстия 252, с помощью которых вал 8 контактного кольца может быть скреплен на обеих торцевых сторонах с другими элементами. В частности, за счет этого обеспечивается возможность прочного и без возможности проворачивания соединения с вращающейся соединительной частью 6. И обеспечивается возможность прочного и без возможности проворачивания соединения с участком 224 вала, как показано на фиг. 10.
Пограничное изолирующее тело 84 показано на фиг. 14 и 15 в двух различных изометрических проекциях. Оно имеет приблизительно цилиндрический изолирующей участок 88 боковой поверхности, который частично прерывается тремя отверстиями 92 боковой поверхности. Для изоляции соседних в осевом направлении контактных колец предусмотрен участок 74 изоляционной шайбы, который приблизительно в виде шайбы проходит по всей окружности и имеет больший наружный диаметр, чем изолирующий участок 88 боковой поверхности. В соответствии с предназначением, контактное кольцо надвигается в осевом направлении на изолирующий участок 88 боковой поверхности и тем самым упирается в участок 74 изоляционной шайбы. Для достижения прочной посадки надвигаемого на изолирующий участок 74 боковой поверхности контактного кольца предусмотрены возвышения 260 боковой поверхности на изолирующем участке 88 боковой поверхности. Эти возвышения боковой поверхности выполнены в виде плоских, удлиненных и ориентированных в осевом направлении возвышений и распределены по окружности участка 88 изоляционной шайбы. Эти возвышения 260 боковой поверхности выполнены в виде единого целого с остальным пограничным изолирующим телом 84 из одного и того же материала и могут быть предусмотрены, например, в форме для литья под давлением для изготовления пограничного изолирующего тела. В частности, возвышения боковой поверхности имеют высоту меньше 1 мм.
Для направления электрических проводов и для установки с возможно большей точностью посадки и надвигания на вал контактного кольца предусмотрены участки 94 проводного канала.
На фиг. 14 показана окружная ступенька 202, которая предусмотрена на участке 94 проводного канала и частично на изолирующем участке 88 боковой поверхности. Эта окружная ступенька 202 является окружным возвышением, которое при этом относительно средней точки пограничного изолирующего тела 84 расположено снаружи.
Другая сторона пограничного изолирующего тела 84, которая показана на фиг. 15, имеет соответствующую окружную ступеньку 262. Эта соответствующая окружная ступенька 262 также образована по существу на крае участка 94 проводного канала и частично на изолирующем участке 88 боковой поверхности, а именно в зоне перехода между изолирующим участком 88 боковой поверхности и участком 74 изоляционной шайбы. При этом соответствующая ступенька 262 является возвышением, которое направлено к средней точке пограничного изолирующего тела 84. За счет этого окружная ступенька 202 согласована с соответствующей окружной ступенькой 262, и они могут быть установлены друг на друга.
На фиг. 16 показано по существу на виде сверху пограничное изолирующее тело 84, согласно фиг. 14, т. е. вид сверху на окружную ступеньку 202. Дополнительно к этому на фиг. 16 показаны участок 74 изоляционной шайбы и изолирующий участок 88 боковой поверхности. Окружная ступенька 202 проходит по краю участка 94 проводного канала и частично по краю изолирующего участка 88 боковой поверхности. Кромки 264 отверстия имеют три отверстия 92 боковой поверхности.
На фиг. 17 и 18 показано дистанционное изолирующее тело 86 в изометрической проекции, которое показано на фиг. 19 на виде сверху в осевом направлении. В основном, дистанционное изолирующее тело 86 соответствует пограничному изолирующему телу 84, которое показано на фиг. 14-16 и пояснено выше, при этом дистанционное изолирующее тело 86 не имеет ни участка изоляционной шайбы, ни отверстия боковой поверхности. Дистанционное изолирующее тело 86 в этом варианте выполнения предусмотрено для комбинирования с пограничным изолирующим телом 84, а именно когда необходимо надвигать контактное кольцо на изолирующий участок 88 боковой поверхности дистанционного изолирующего тела 84, которое имеет большую осевую длину, которая больше осевой длины изолирующего участка 88 боковой поверхности. В этом случае на пограничное изолирующее тело 84 устанавливается по меньшей мере одно дистанционное изолирующее тело 86, а именно так, что дистанционное изолирующее тело 86 своей соответствующей окружной ступенькой 262 вводится в пограничное изолирующее тело 84 в зоне его окружной ступеньки 202. Таким образом, изолирующий участок 88 боковой поверхности удлиняется на величину участка 90 боковой поверхности дистанционного изолирующего тела. Если при этом осевая длина не достаточна, то на уже примененное дистанционное изолирующее тело 86 может быть установлено другое дистанционное изолирующее тело 86. Для этого окружная ступенька 202 одного дистанционного изолирующего тела 86 устанавливается на соответствующую окружную ступеньку 202 другого, вновь устанавливаемого дистанционного изолирующего тела 86.
Для электрического соединения провода достаточно применение отверстия 92 боковой поверхности пограничного изолирующего тела 84. Поэтому дистанционное изолирующее тело 86 не имеет отверстия в своей боковой поверхности 90. В остальном пограничное изолирующее тело 84 имеет также на основании своего участка 74 изоляционной шайбы высокую стабильность, которая поддерживает предусмотрение отверстий 92 боковой поверхности тем, что она противодействует возможной потере стабильности за счет этих отверстий 92 боковой поверхности.
Хотя, как указывалось выше, дистанционное изолирующее тело 86 отличается от пограничного изолирующего тела 84, оно имеет, однако, некоторые одинаковые элементы, соответственно участки, а именно окружную ступеньку 202, а также соответствующую окружную ступеньку 262, а также участки 94 проводного канала.
Дополнительно к этому на фиг. 19 показана часть Х, разрез которой по линии А-А показан на фиг. 20. Таким образом, показаны в разрезе боковая поверхность 90 и участок 94 проводного канала. Разрез, в частности, участка 94 проводного канала иллюстрирует конструкцию окружной ступеньки 202 и соответствующей окружной ступеньки 262. Таким образом, относительно осевой длины боковой поверхности 90, окружная ступенька 202 образована с помощью ступенчатого углубления 203, а соответствующая ступенька 262 образована с помощью ступенчатого возвышения 263. При установке двух изолирующих тел друг на друга, ступенчатое возвышение 263 входит в ступенчатое углубление 203.
Контактное кольцо на фиг. 21 соответствует показанному на фиг. 8 контактному кольцу, при этом еще не установлен сварной резьбовой болт. Кроме того, могут еще отличаться некоторые технологические детали, такие как показанная на фиг. 21 фаска 270. Для составления вместе контактного кольцевого передатчика, в частности, контактного кольцевого тела, контактное кольцо 28 снабжено внутренней боковой поверхностью 272, которая предусмотрена для установки на изолирующем участке 88 и/или на участке 90 боковой поверхности пограничного изолирующего тела 84, соответственно дистанционного изолирующего тела 86. Соответственно внутренняя боковая поверхность 272 прилегает при применении пограничного изолирующего тела, согласно фиг. 14 и 15, к возвышениям 260 материала.
В зависимости от величины подлежащего передачи тока и тем самым подлежащей передаче мощности, контактное кольцо 28 может иметь различную осевую длину, т. е. согласно фиг. 21, различную высоту. В остальном конструкция контактного кольца 28 не изменяется. В соответствии с этим контактное кольцо 28 можно изготавливать способом экструдирования и нарезания на желаемую длину.
На фиг. 22 показано специальное контактное кольцо 28' для соединения электрического заземления от вращающейся части к неподвижной части контактного кольцевого передатчика и тем самым от неподвижной к вращающейся части соответствующего применения и наоборот. Это контактное кольцо 28' имеет окружную ступеньку 280 и тем самым имеющие различную толщину зоны боковой поверхности. Контактное кольцо 28', которое может называться также заземляющим контактным кольцом 28', необходимо для отвода переходных токов, которые могут возникать за счет потенциалов в обтекателе, с целью предотвращения их прохождения через подшипник и повреждения его.
На фиг. 21 показана часть контактного кольцевого передатчика 1, а именно сигнальная часть 4 контактного кольцевого передатчика 1. При этом сигнальная часть 4, в отличие от фиг. 4, смонтирована на контактном кольцевом передатчике 1, однако в открытом состоянии, т. е. без закрывающей крышки. На фиг. 23 показаны также в изометрической проекции вращающаяся часть 40 и неподвижная часть 44. При этом неподвижная часть 44 имеет четыре удерживающих ребра 41 с целью образования стабильной основной структуры для неподвижной части 44. С помощью этих удерживающих ребер 41, которые могут называться также ребрами 41 сигнальной части, торцевая пластина 43 закреплена на остальной части контактного кольцевого передатчика 1. Вращающая часть 40 вращается внутри этих четырех ребер 41 сигнальной части.
Два ребра 41 сигнальной части, а именно показанные на фиг. 23 сверху, несут плату 45 сигнальной части, на которой размещена электроника, соответственно соединительные элементы, и щетки 54. При этом плата 45 сигнальной части привинчена сверху на эти оба верхних ребра 41 сигнальной части винтами 47 сигнальной части. Для этого ребра 41 сигнальной части имеют крепежную поверхность 49. Таким образом, ребра 41 сигнальной части являются в поперечном сечении примерно U-образными, при этом U-замкнуто. Таким образом, ребра 41 сигнальной части имеют в одном направлении плоскую поверхность, которая ограничена двумя кромками 43, и на противоположной этой поверхности стороне эти ребра сигнальной части имеют округление 51. При этом округление 51 направлено по существу к вращающейся части 40. Во всяком случае, ни одна из кромок 53 не направлена к вращающейся части 40. Таким образом, создана хорошая возможность крепления с помощью этой поверхности, при этом кромки, на которых опасность электрического пробоя является максимальной, не направлены к вращающейся части 40, с целью предотвращения за счет этого указанных пробоев.
Ребра сигнальной части 4 экструдированы из алюминия. Это предлагается, в принципе, не только для показанного на фиг. 23 соответственно 4 варианта выполнения. Ребра 41 сигнальной части являются в основном идентичными, при этом ребра 41 сигнальной части, которые показаны на фиг. 23 сверху и которые соединены с платой 45 сигнальной части, имеют по сравнению с другими обоими ребрами 41 сигнальной части дополнительные отверстия для приема винтов 47 сигнальной части. Таким образом, методом экструдирования можно изготавливать по существу одно ребро, которое нарезается на желаемую длину и снабжается необходимыми отверстиями.
Таким образом, контур состоит из четырехгранника с полукругом, так что от четырехгранника имеются лишь две кромки. Такая форма сложна в изготовлении, поскольку полукруг требует относительно большую обработку, и на полукруге может возникать плохая поверхность, когда обработка осуществляется, например, посредством соответствующего фрезерования или опиливания. На основании кромок невозможно выполнение в виде токарной части. Однако округления, а также плоская поверхность и кромки необходимы по указанным выше причинам. На округлениях обычно не возникают превышения силы поля, и поэтому пробои возникают преимущественно в местах с острыми кромками. Полукруг, соответственно округления полукруга, обращен к находящимся под напряжением контактным кольцам вращающейся части 40, и здесь лежит, возможно, потенциал между контактным кольцом и этими заземленными ребрами 41 сигнальной части. За счет изготовления в виде экструдированной части может быть выполнена эта предпочтительная форма, а именно форма поперечного сечения этих ребер 41 сигнальной части.
Кроме того, за счет изготовления посредством экструдирования достигается гибкость относительно длины ребер 41 сигнальной части. Для расширения сигнальной части 4 можно простым образом изменять длину ребер сигнальной части и тем самым создавать также контактные кольцевые передатчики с большим количеством колец в сигнальной части.
Кроме того, методом экструдирования достигается качественная поверхность. В частности, истираемый материал не оседает прочно на поверхности, и можно проще обслуживать и чистить ребра.
Кроме того, в процессе экструдирования, а именно при экструдировании алюминия, как предлагается в данном случае, деталь можно на заводе элоксировать, т. е. оксидировать поверхность в электрической ванне, и тем самым создавать большой оксидный слой. Оксидный слой алюминия имеет полезное свойство электрической изоляции. При этом возможна толщина слоя до 100 мкм. Предпочтительно предлагается толщина слоя примерно 20 мкм. Это предпочтительно, поскольку при толщине слоя 15 мкм уже достигается напряжение пробоя 500-600 В, и тем самым толщина слоя 20 мкм имеет хорошую и достаточную изолирующую способность для этой сигнальной части 4. Трубные ребра, т. е. ребра сигнальной части, могут иметь перед элоксированием длину в несколько метров и могут в этом состоянии подвергаться элоксированию. Таким образом, процесс элоксирования достигается с малыми, соответственно незначительными дополнительными расходами.
Таким образом, предлагается улучшенный, по меньшей мере измененный контактный кольцевой передатчик, в котором предлагается приблизительно звездообразный вал. Он особенно пригоден в качестве экструдированного профиля, и за счет этого обеспечивается возможность изменения масштаба и применения модульной конструкции и тем самым также возможность повторного применения. За счет вида вала создаются направляющие каналы, такие как, например, направляющие каналы 96, и за счет этого можно оптимизировать прокладку проводов. За счет конкретного собирания в пучки, соответственно разделения пучков, может быть улучшен также отвод тепла. Улучшается также электромагнитная совместимость за счет предлагаемой проводки сигнальных проводов в центральной трубе вала, а именно отдельно от силовых кабелей.
Предлагаемые изолирующие тела обеспечивают возможность модульной конструкции и изменения размеров. В частности, за счет применения различного количества, включая отсутствие дистанционных изолирующих тел, возможна модульная конструкция, и изолирующие тела необходимо по существу лишь насаживать на вал. За счет соответствующих окружных ступенек улучшается изоляция между изолирующими телами, что также уменьшает или исключает возможные пути для токов утечки, поскольку изолирующие тела могут полностью находиться внутри друг друга. За счет отсутствия возвышений на изолирующих телах или по меньшей мере на некоторых изолирующих телах обеспечивается расположение контактных колец без зазоров, и за счет этого улучшается круговое движение, что может приводить к увеличению срока службы.
Контактные кольца предпочтительно изготавливаются из бронзовых втулок подшипников скольжения в качестве заготовки, при этом можно одновременно формировать возможные соединительные элементы для соединения электрических проводов. В принципе могут быть реализованы различные технологии соединения. За счет применения втулки подшипника скольжения в качестве заготовки достигается высокая прочность контактных колец, что также поддерживается за счет изготовления с наклепом. В результате достигается более высокая стойкость к износу при хороших электрических свойствах.
Для присоединения электрических проводов, в частности, с большим поперечным сечением, таким как, например, 35 мм2, 50 мм2 и 70 мм2, предлагаются различные варианты выполнения.
Один вариант выполнения состоит в припаивании соединительного элемента. При этом соединительный элемент припаивается к контактному кольцу, и этот элемент можно вводить в направляющую, например, в канавку в форме ласточкина хвоста, и в заданном положении припаивать. В этот соединительный элемент вводится, в свою очередь, провод и закрепляется, например, припаивается.
Другой или дополняющий вариант выполнения состоит в создании соединительного элемента во время прессования. При этом, например, указанный в предыдущем варианте выполнения соединительный элемент можно прессовать при изготовлении экструдированного контактного кольца. За счет этого отпадает необходимость в процессе пайки.
В качестве другого варианта выполнения втулка подшипника скольжения снабжается плоскими поверхностями прилегания. На эти плоские поверхности прилегания можно устанавливать привариваемый резьбовой болт с помощью дуговой сварки. На эти резьбовые болты можно просто надевать соответствующий провод с помощью кабельного наконечника.
Кроме того, предлагается место сопряжения между сигнальной частью и силовой частью, которое снабжено механическим поводковым устройством. Оно выполнено так, что натяжной штифт, который установлен или предусмотрен в сигнальной части, вводится во втулку силовой части. Захват без зазора достигается с помощью натяжного штифта. Втулка выполнена в виде расходной части и может быть легко заменена, а именно с помощью вводимой в соответствующее отверстие гильзы.
Кроме того, предлагается закрывать корпус силовой части быстродействующими затворами натяжения, соответственно быстродействующими затворами, с целью обеспечения быстрого технического обслуживания. Такой быстродействующий затвор может дополнительно выполнять также функцию удерживающего ребра для уплотнений.
Кроме того, предлагается применение предварительно напряженных опор, которые обеспечивают заданную нагрузку опор и удлиненный срок службы, а также опору без зазора.
При этом с помощью тарельчатой пружины к опорам прикладывается заданное предварительное напряжение, в частности, подшипникам качения, которые приводят соответствующие тела качения в заданное расположение, а именно в так называемое О-расположение. За счет этого достигается высокая прочность подшипника, которая отличается меньшим опрокидыванием и/или способностью восприятия больших моментов. Такая высокая прочность особенно важна для сигнального контактного кольца, т. е. контактного кольца сигнальной части, и для расположенных там датчиков.
Кроме того, для сигнальной части предлагается односторонняя опора. За счет этого возможно выполнение полностью снимаемого корпуса, что обеспечивает возможность основательного и простого технического обслуживания. Предварительно напряженные подшипники могут также обеспечивать заданную нагрузку подшипников и увеличенный срок службы, а также опору без зазора.
Дополнительно предлагается предусмотрение отдельных контактных колец с заданным осевым прохождением, которое может называться также длиной или шириной. Это прохождение может иметь, например, три варианта, т. е. три заданных осевых прохождений, таких как, например, 29 мм, 54 мм и 79 мм. Им может соответствовать неизменная способность пропускания тока, а именно в указанном примере 150 А, 300 А и 450 А.
Предлагается также применение материала для контактных колец в виде заготовки подшипника скольжения из бронзы. За счет этого обеспечивается возможность применение материала, хорошо известного из других областей. При этом может быть увеличена соответственно стабильность при приемлемых электрических свойствах.
Кроме того, предлагаются два различных изолирующих тела, а именно, как указывалось выше, пограничное изолирующее тело и дистанционное изолирующее тело. Пограничное изолирующее тело предназначено для разделения имеющих различный потенциал контактных колец, а дистанционное изолирующее тело, которое может насаживаться многократно, - с целью размещения различно широких контактных колец. Для этого предусмотрены изолированные кабельные каналы вдоль вала, а именно, в частности, с помощью указанных участков 94 проводного канала.
Для этого предлагается профилированный как изолирующее тело вал, который изготовлен, в частности, посредством экструдирования.
Соединение провода с контактным кольцом осуществляется предпочтительно с помощью привариваемого резьбового болта, который устанавливается с помощью дуговой сварки.
Таким образом, обеспечивается модульная конструкция за счет различного количества контактных колец и изолирующих тел.
Также предлагается возможность отделения сигнальной части от силовой части с помощью сцепления.
В частности, создана модульная система, в которой система силовых контактных колец и система сигнальных контактных колец разделяется с помощью электрического и механического сцепления и представляет две самостоятельные системы контактных колец. Дополнительно к этому существует возможность закрепления нескольких внутренних соединений на контактном кольце, с целью передачи различно больших токов. Для этого соответствующие провода можно подводить к контактному кольцу через несколько направляющих каналов, соответственно проводных каналов, и соответствующее изолирующее тело, в частности пограничное изолирующее тело, имеет для этого несколько отверстий, а именно отверстий в боковой поверхности.
Различные внутренние провода, которые могут иметь, в частности, различное поперечное сечение и количество, могут быть установлены на соответствующем контактном кольце с помощью унифицированного соединительного элемента.
Предпочтительно контактное кольцо изготовлено из экструдированной бронзовой заготовки, которая известна как бронза для подшипников качения и может быть нарезана на подходящую ширину колец, т. е. подходящее прохождение в осевом направлении.
Предпочтительно предлагается экструдированный алюминиевый вал в качестве вала контактного кольца, который можно нарезать на подходящую длину в зависимости от требований.
Дополнительно к этому предлагается унифицированный держатель угольных щеток, по меньшей мере для силовой части, который имеет заданную ширину, так что в соответствии с требуемой мощностью может быть создано соответствующее контактное кольцо, которое также согласовано по требуемой мощности держателя угольной щетки с соответствующим контактным кольцом.
За счет применения держателя угольной щетки с карманом для размещения более длинной угольной щетки с применением пружины из прокатной ленты, с целью обеспечения оптимальной силы прижимания в течение всего срока службы установки, может быть увеличен срок службы. Увеличение срока службы может достигаться, возможно, также за счет применения предварительно напряженных подшипников, с целью обеспечения оптимальных условий качения в подшипнике. Предпочтительно применяются подшипники качения с повышенным заполнением консистентной смазкой, так что более длительно обеспечивается смазка. Для этого предлагается применять консистентную смазку с увеличенным диапазоном температуры, так что экстремальные температуры не приводят к разрушению смазки.
Кроме того, предлагается места опоры контактного кольцевого передатчика, в частности, силовой части и/или сигнальной части, подогревать, с целью предотвращения экстремально низких температур. Такая мера предпочтительна, в частности, при применении в ветроэнергетических установках, которые установлены в холодных регионах или по меньшей мере в регионах, которые могут быть холодными зимой.
Также для увеличения срока службы целесообразно применение контактного кольца из экструдированного материала для втулки подшипника скольжения, который укреплен наклепом, поскольку за счет этого обеспечивается более высокая стойкость к износу.
Улучшенное распределение тепла и тем самым предотвращение слишком высоких температур достигается также за счет прокладки проводов в экструдированном алюминиевом валу. За счет этого нет сильного скопления, поскольку провода силовой части проходят в отдельных направляющих каналах вала, в частности, экструдированного алюминиевого вала, и проходят по отдельности или в комбинации с немногими проводами в одном таком направляющем канале. Сигнальные провода проходят совместно в центральной трубе и тем самым отдельно от силовых проводов силовой части. Сигнальные провода в центральном проводе могут быть собраны в пучок, которые, однако, могут иметь меньшее разделение, чем силовые провода. Дополнительно к этому в сигнальных проводах возникает меньше тепла.
За счет предлагаемого последовательного составления изолирующих тел и при этом полного вдвигания друг в друга, на основании окружной ступеньки и соответствующей окружной ступеньки возникают более длинные пути утечки и за счет этого улучшенная изоляция.
Предлагаемый вариант приваривания резьбового болта с помощью дуговой сварки создает возможность ввода в контактное кольцо минимального тепла. Предотвращается слишком большой ввод тепла и тем самым отжиг, который может локально размягчать соответствующее укрепленное наклепом место.
В соответствии с одним предложением, изолирующее тело имеет небольшие возвышения, в частности, указанные возвышения 260 боковой поверхности, которые при надвигании соответствующего контактного кольца могут деформироваться так, что контактное кольцо размещается без зазора.
Кроме того, за счет быстродействующих натяжных затворов, соответственно быстродействующих затворов, достигается возможность улучшенного технического обслуживания, с целью обеспечения за счет этого доступа к соответствующей зоне контактного кольцевого передатчика и быстрого открывания. Предпочтительно сигнальная часть имеет опору лишь на одной стороне с целью обеспечения доступа к корпусу со всех сторон, соответственно полного снятия корпуса. За счет этого создана более удобная для технического обслуживания конструкция.
Взаимное сцепление между сигнальной частью и силовой частью, за счет которого силовая часть передает свое вращательное движение на сигнальную часть, осуществляется предпочтительно с помощью сменной втулки, а именно вставляемой в отверстие гильзы. Если здесь возникает износ, то втулку, соответственно гильзу, можно легко заменять.
1. Контактное кольцевое тело (72) контактного кольцевого передатчика (1) для передачи электрических сигналов между неподвижной частью и вращающейся вокруг оси вращения частью, содержащее
- по меньшей мере одно контактное кольцо (28) для передачи одного из электрических сигналов между контактным кольцом (28) и по меньшей мере одним скользящим по нему контактным элементом, в частности щеткой, и
- вал (8) контактного кольца для крепления на нем по меньшей мере одного контактного кольца (28),
при этом вал (8) контактного кольца имеет распределенные по его окружности направляющие каналы (96) для размещения электрических проводов для электрического присоединения по меньшей мере одного контактного кольца (28),
отличающееся тем, что предусмотрено по меньшей мере одно предназначенное для надвигания на вал (8) контактного кольца изолирующее тело (84, 86),
при этом вал (8) контактного кольца имеет профиль, а изолирующее тело (84, 86) имеет согласованный с профилем вала (8) контактного кольца ответный профиль, так что изолирующее тело его ответным профилем имеет возможность надвигания в осевом направлении вдоль профиля вала (8) контактного кольца на вал (8) контактного кольца, причем профиль и ответный профиль входят в зацепление друг с другом так, что получается по существу соединение без возможности проворачивания.
2. Контактное кольцевое тело (72) по п. 1, отличающееся тем, что вал (8) контактного кольца и/или по меньшей мере одно контактное кольцо (28) изготовлены методом экструдирования или методом волочения.
3. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что вал (8) контактного кольца имеет проходящие радиально наружу ребра (240) с лежащими между ними канавками (96), в частности имеет по меньшей мере три, предпочтительно по меньшей мере шесть ребер (240), которые являются, в частности, идентичными и/или равномерно распределены в окружном направлении так, в частности, что вал (8) выполнен в разрезе поперек оси вращения приблизительно в форме звезды.
4. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что вал (8) контактного кольца для направления дополнительных электрических проводов имеет сквозное отверстие (18) с совпадающей с осью вращения продольной осью.
5. Контактное кольцевое тело (72) по п. 1, отличающееся тем, что изолирующее тело (84, 86) предусмотрено для электрической изоляции двух контактных колец (28) друг от друга, и/или электрической изоляции контактного кольца (28) от вала (8) контактного кольца, и/или пропускания электрического провода или по меньшей мере одного из электрических проводов изолированно в направляющих каналах (96).
6. Контактное кольцевое тело (72) по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрено несколько изолирующих тел (84, 86) с одинаковым поперечным сечением, но различной длины, соответственно с различным прохождением в осевом направлении и/или что предусмотрено несколько изолирующих тел (84, 86) для установки с прилеганием друг к другу с точной посадкой на валу (8) контактного кольца.
7. Контактное кольцевое тело (72) по п. 6, отличающееся тем, что изолирующие тела (84, 86) имеют ступенчатые кромки (202) для установки на соответствующие ступенчатые кромки (262) соседнего изолирующего тела (84, 86).
8. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1, 5-7, отличающееся тем, что по меньшей мере одно из изолирующих тел (84, 86) предусмотрено в качестве пограничного изолирующего тела (84) для электрической изоляции по меньшей мере одного контактного кольца (28) в радиальном и в осевом направлении и/или что по меньшей мере одно из изолирующих тел (84, 86) предусмотрено в качестве дистанционного изолирующего тела (86) для электрической изоляции по меньшей мере одного контактного кольца (28) лишь в радиальном направлении, при этом дистанционное изолирующее тело (86) расположено, в частности, в осевом направлении между двумя пограничными изолирующими телами (84).
9. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1, 5-7, отличающееся тем, что несколько изолирующих тел (84, 86) составлены вместе на валу (8) контактного кольца и образуют совместно по меньшей мере один осевой проводной канал (98) для прохождения по меньшей мере одного электрического провода для электрического присоединения соответствующего контактного кольца (28), при этом по меньшей мере один проводной канал (98) электрически изолирован с помощью изолирующих тел (84, 86) от остальных контактных колец (28) и/или от вала (8) контактного кольца и проходит, в частности, в соответствующем направляющем канале (96).
10. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1, 5-7, отличающееся тем, что предусмотрено по меньшей мере одно возвышение (260) на наружном цилиндрическом участке по меньшей мере одного изолирующего тела (84, 86) с целью достижения неподвижной посадки надвинутого на этот цилиндрический участок контактного кольца (28).
11. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1, 5-7, отличающееся тем, что предусмотрено несколько идентичных, взаимозаменяемых контактных колец (28) и/или несколько идентичных, взаимозаменяемых изолирующих тел (84, 86), в частности, надвинутых на вал (8) контактного кольца.
12. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что контактное кольцо (28) изготовлено из заготовки для подшипника скольжения из бронзы, в частности, посредством экструдирования или волочения.
13. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что для крепления электрического соединительного провода по меньшей мере одно контактное кольцо (28) имеет приварной резьбовой болт (26), имеет припаянный к контактному кольцу (28) соединительный элемент и/или контактное кольцо (28) образовано с помощью волочения и имеет приформованный при волочении соединительный элемент.
14. Контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1, 5-7, отличающееся тем, что в осевом направлении имеется несколько участков контактных колец, и каждый участок контактных колец образует гальванически соединенный блок, и участки контактных колец различной осевой величины имеют различное количество контактных колец одинаковой величины, так что соответствующая осевая величина соответствующего участка контактных колец достигается с помощью нескольких применяемых контактных колец, и/или имеется различное количество изолирующих тел (84, 86), в частности различное количество дистанционных изолирующих тел (86) одинаковой величины.
15. Контактный кольцевой передатчик (1) для передачи электрических сигналов между неподвижной частью и вращающейся вокруг оси вращения частью, содержащий контактное кольцевое тело (72) по любому из пп. 1-14.
16. Контактный кольцевой передатчик (1) по п. 15, отличающийся тем, что имеется участок сигнальной части (4) и участок силовой части (2), причем участок сигнальной части (4) и участок силовой части (2) имеют каждый неподвижный участок и установленный с возможностью вращения относительно него участок, причем оба установленных с возможностью вращения участка разъемно соединены друг с другом с возможностью отсоединения, предпочтительно с помощью соединительного элемента (36, 38) так, что вращательное движение одного установленного с возможностью вращения участка передается с помощью соединительного элемента на другой, установленный с возможностью вращения участок.
17. Контактный кольцевой передатчик (1) по п. 16, отличающийся тем, что соединительный элемент на силовой части (2) выполнен в виде поводковой втулки (38) для размещения соответствующего, имеющегося на сигнальной части поводкового штифта (36).
18. Контактный кольцевой передатчик (1) по любому из пп. 15-17, отличающийся тем, что силовая часть (2) имеет закрываемый с помощью быстродействующих затворов корпус и/или что по меньшей мере один из установленных с возможностью вращения участков установлен с помощью предварительно напряженного подшипника (10, 42).
19. Вал (8) контактного кольца контактного кольцевого тела (72) по любому из пп. 1-14, при этом вал (8) контактного кольца имеет распределенные по его окружности направляющие каналы (96) для размещения электрических проводов для электрического присоединения по меньшей мере одного контактного кольца (28).
20. Изолирующее тело (84, 86) контактного кольцевого тела (72) по любому из пп. 1, 5-11, 14, при этом изолирующее тело (84, 86) предназначено для надвигания на вал (8) контактного кольца.
21. Контактное кольцо (28) контактного кольцевого тела (72) по любому из пп. 1-14, при этом контактное кольцо (28) предназначено для надвигания на изолирующее тело (84, 86) по п. 20.
22. Ветроэнергетическая установка (100) с гондолой (104) и установленным с возможностью вращения относительно гондолы (104) аэродинамическим ротором (106), содержащая контактный кольцевой передатчик (1) по любому из пп. 15-18.
