Токосъемное устройство

(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-технологический институт алектроугольных изделий(57) Использование: измерительные приборы и диагностические аппараты, напримеркомпьютерный томограф. Сущность изобретения: устройство содержит контртело в виде коллектора или нескольких контактныхКолец 1, многоэлементную щетку с отвестием 4, направляющий стержень 2, устновленный в отверстии 4 элементов щет3, расположенный под углом Р к образую Р- а- ки Я ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ НТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ С щей контртела, причем 5Р60 О, элементы щетки 3 выполненц в виде пластин и наклонены под углом й к направляющему стержню 2, причем 90"- - 3 а. 90 + Р/2, Щетка снабженадополнительным стержнем 7, в котором выполнен паз с размещенными в нем токосъемными пластинами 8 с возможностью их взаимодействия с поверхностями элементов щетки, протйвоположными поверхности контртела, причем между элементами щетки 3 установлены изолирующие прокладки 6, Токосьемное устройство обеспечивает снижение материалоемкости за счет замены нескольких параллельно работающих щеток одной многоэлементной щеткой. Увеличение срока службы устройства достигается за счет увеличения геометрического ресурса щетки, а также за счет уменьшения вибраций щетки, что позволяет понйзить скорость ее изнашивания, 4 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструйровании токосъемных устройств измерительных приборов, диагностических аппаратов, например компьютерного томографа, и электрических машин с коллекторами или контактными кольцами.Известно токосъемное устройство, содержащее коллектор, щетку, имеющую два 10 круглых сквозных отверстия в радиальном направлении, в которых расположены два трубчатых щеткодержателя и нажимные пружины, соединенные с опорной планкой, концы планки помещены в прорезях трубча 15 тых щеткодержателей, причем один конец нажимныхпружин прикреплен к нижней части трубчатых щеткодержателей, а другой - к опорной планке, трубчатые щеткодержатели жестко соединены с дополнительно введенной накладкой 1,Известно также токосъемное устройство, содержащее контртело в виде коллектора или контактного кольца, цельную или многоэлементную щетку с двумя отверстия 20 жимную пружину 2 - прототип.В отверстиях щетки, выполйенных в радиальномнаправлении, установлены направляющие стержни, соединенные опорной планкой, закрепленной неподвижно на траверсе. Щетка контактирует с коллектором под действием йажимнйх пружин щеткой и опорной планкойНедостатком указанного устройства яв 30 ляется расположение стержнейв радиальном направлении, что ограничивает геометрический ресурс щетки расстоянием от контртела до корпуса в радиальном направлении и не позволяет повысить ее срок службы, а также повысить надежность работы устройства эа счетодновременного контактирования нескольких элементов щетки, Кроме того, расположение найравляющих стержней в радиальном направлении не по 40 45 зволяет. использовать одну многоэлементную . щетку,для замены нескольких параллельно работающих щеток, что приводит к повышению материалоемкости устройства,Целью изобретения является снижение материалоемкости и повышение срока службы устройства за счет увеличения геометрического ресурса щетки.Сущность предлагаемого технического 50 решения состоит.,в том, что несколько параллельно работающих щеток, расположенных вдоль образующей контртела, выполненного в виде нескольких контактных колец или коллектора, заменяются одной многоэлементной щеткой с отверстием,55 ми и двумя направляющими стержнями, на в котором размещен направляющий стержень, расположенный под острым углом Р к образующей контртела, Токосъемное устройство содержит многоэлементную щетку с отверстием, направляющий стержень, размещенный внутри отверстия щетки, контртело, нажимную пружину, дополнительный стержень, в котором выполнен продольный паз с закрепленными в нем дополнительно введенными упругими токо- проводящими пластинами с возможностью их взаимодействия с нерабочими поверхностями элементов щетки, оба стержня расположены под углом ф к образующей контртеле, выбранным из диапазона 5 360 О. Элементы щетки выполнены в виде пластин, расположенных под углом а к направляющему стержню, выбранным из диапазона 90- /3 а 90 +, причем оптимальным является угол а = 90 О Элементы щетки под действием нажимной пружины, преимущественно рулонной, перемещаются по мере изнашивания вдоль стержня. Для обеспечения устойчивости элементов щетки в тангенциальном направ-лении устройство снабжено дополнительным стержнем с продольным "пазом, в который входят поверхности элементов щетки, противоположные поверхности контртела.В коллекторном варианте возможен то- .косъем с одного из стержней или с обоих стержней. В варианте с несколькими контактными кольцами токосъем с каждого кольца производится раздельно, Для этого необходимо разместить в пазу дополнительного стержня несколько токосъемных пластин, преимущественно упругих, каждая из которых взаимодействует.с поверхностями одного или нескольких элементов щетки, чьи противоположные концы койтактируют только с одним кольцом, Стержни должны быть выполнены из изолирующего материала. Элементы щеток изолированы друг от друга с помощью специальных прокладок.Толщина элемента щеток меньше расстояния между контактными кольцами а. Рассто- .яние между токосъемными пластинами больше а, аксиальный размер токосъемной пластйны не превосходйт ширины контактного кольца. Пружина изолирована от элементов щетки.. Выбор угла 3 из интервала 5(360определяется габаритами машины, так как угол 3 ограничен соотношением 1 д ЩГ" + в (1)тгйа Га, г - Расстояния от контртела докорпуса в аксиальном и радиальном направлении соответственно, - длина образующей контртела. При этом на относительно коротком коллекторе при относительно большом г значения Р могутвыбираться из интервала 45 ф60 О, ана токосъемнике с 8-10 контактными кольцами и относительно небольшом г значенияР 45 О. При о60 многоэлементная щетка не может заменить несколько параллельно работающих щеток, кроме того, угол Рограничен сверху соотношением (1). 10Выбор ф5 О также нецелесообразен,так как при этом уменьшается рабочая длина элементов щетки, равная расстояйию ототверстия до контактной поверхности, увеличивается скорость изнашивания щетки и 15ее геометрический ресурс уменьшается.Геометрический ресурс щеткиопредеаляется по формуле=и увеличисозвается с ростом угла р 20Значения угла азаключены в интервале 90 -Р а 90 + ф/2, так как приа90 - ф и а90 + /3 /2 повышается ,илатрения между элементами щетки и направляющим стержнем, увеличивается вербятность заклинивания элементов щетки. Поэтой же причине оптимальным являетсяугол а=90В предлагаемой конструкции, кроме рулонной,может использоваться любая нажимная пружина, действие которойнаправлено вдоль прямой, например винтовая цилиндрическая пружина, примене-ние которой целесообразно вмалогабаритных машинах.На фиг. 1 представлено токосъемное устройство с четырьмя контактными кольцами; вид А; на фиг. 2 показано сечение по А-А;на фиг. 3 представлено токосьемное устройство для коллекторной машины; на фиг. 4 -сечение по А-А,Токосьемное устройство (фиг; 1, 2) содержит 4 контактных кольца 1, направляющий стержень 2, расположенный под угломР к образующей контактных колец 1. Настержне 2 расположены элементы щетки 3с отверстиями 4, выполненные в виде плоских пластин, расположенных под углома= 90 к стержню 2,Элементы щетки 3 контактируют с коль-" 50цами 1 под действием рулонной нажимной. пружины 5, рулонный конец которой давитна последний элемент щетки 3, Вытянутыйконец пружины 5 закреплен на стержне 2,имеющем П-образное сечение, боковые 55стенки которого изолируют вытянутый конец пружины 5 от элементов щетки 3. Элементы щетки 3 изолированы друг от друга спомощью расположенных также на стержне 2 прокладок 6. Прокладки 6 имеют меньшие ,размеры, чем элементы щетКи З,и не каса-ются ни контактных колец 1, ни закрепленных на дополнительномстержне 7 упругихтокосъемных пластйн 8, размещенных в пазу 9 стержня 7 (фиг. 2),Стержни 2 и 7 выполнены из изолирующего материала; напримерйМастмассы.Прокладки 6 выполнены из изолирующегоупругого материала, -например резины, эф-,фективно поглощают вибрации щетки и способствуют повышениюустойчивостиконтактированич. Контактные кольца 1 имеют со сторонынаЖймной пружийы 5 скос,так как элементы щетки 3 в пространствемежду кольцами не изйашиваются",Идлинаих несколько больше, чем расстояние дососеднего кольца 1.. На фиг. 3, 4 показан вариант токосьемного устройства для коллекторной электронной машины. В этом случае можетприменяться и конструкция, показайная нафиг. 1, только свободный кбнец стержнядолжен быть загнут, так как на коллекторной машине свободное место для расположения стержня имеется"только" с однойстороны, На длинных коллекторах обычностоят несколько параллельйо работающихщеток, котОрые Йожнозаменитьодной щеткой, представленной на фиг, 1. Так как элементы щетки в этомслучае Могут быть неизолированнымидруготдруга; тО конСтукция может быть упрощена.На фиг. 3 представлен коллектор 1, направляющий стержень 2 с загнутым концом,установленные на нем элементы щетки 3 сотверстием 4, которые прижимаются к поверхности коллектбра"1 под действием рулонной пружины 5, Вытянутый конецрулонной пружины 5 жестко закреплен настержне 2, а рулонный конец давит на последний элемент щетки 3,Дополнительный стержейь 7 служитдляограничения тангенциальйьх "смещенийщетки, Упругие токосъемные пластины 8 нафиг. 3 закреплены на стержне 2 и, кромеулучшения токосъема сб стерЖВ 2, способствуют уменьшеййто вибраций щетки в радиальном направлений, Пластины 8 могутбыть установлены также йа боковых стенкахпаза 9, выполненного в дополнительномстержне 7 для поглощения тангенциальныхвибраций щетки и токосъема; который в коллектОрном вариайтЕ можетпроиЗвбдйться собоих стержней 2 и 7, выполненных в этомслучае из токопроводящего материала (металла), так как в коллекторном варианте ненужна изоляция элементов друг от друга.Токосьемные пластины 8 в этсм случае могут и отсутствоватьРулонная пружина 5 может.давить рулонным концом на последний элемент щетки.(в котором может быть выполнен паз для размещения рулонного конца пружины), а может давить на последний элемент через упругую йакладку 10. Накладка 10 может служить для поглощения вибраций щетки и для сохранения расположения элементов щетки подуглом а (на фиг. 3 а =90 О).Токосъемное устройство работает следующим образом, Элементы щетки 3, установленные на стержне 2, размещенном в отверстии 4, прижимаются к контактным кольцам 1 рулонной пружиной 5, Токосъем происходит с каждого кольца отдельно (фиг.1) с помощью упругих токосьемнйх пластин 8, установленных на дополнительном стержне 7. Элементы щетки 3 и токосъемные . пластины 8 изолированы друг от друга. По мере изнашивания элементы щетки 3 перемещаются вдоль стержня 2 и начинают контактировать с соседним кольцом 1, а из противоположные концы контактируют с соседней токосъемной пластиной 8, Токосьем с каждого кольца 1 раздельный, так как стержни 2 и 7 выполнены из изолирующего материала, элементы щетки 3 изолированы друг от друга с помощью прокладок 6 меньшего размера, концы которых не касаются колец 1 и токосъемных пластин 8. Изолирующие прокладки 6 целесообразно изготовлять из упругого материала, например резин ы, Такая щетка эффективнб поглощает механические колебания и хорошо работаетна токосъемниках с высокой скоростью вращейия. Упругие токосъемные пластины 8 также способны умейьшать "механические колебания элементов щетки 3, они могут иметь П-образную конфигурацию и быть установлены также на боковых:сторонах паза в стержне 7.Элементы щетки 3 проходят таким образом все контактные кольца 1 в результате . постепенного уменьшения по мере изнашивания расстояния от отверстия 4 до контактной поверхности, и, сойдя с последнего кольца 1, переходят на свободный конец стержня 2, который может быть выполнен прямым (фиг. 1) или изогнутым (фиг. 3),Токосьемное устройство, представленное на фиг, З,работает аналогичным образом, разница состоит только в том, что, так как не нужна изоляция элементов друг от друга, токосьем может проводиться с обоих Стержней 2 и 7 или с одного из них. В этом случае конструкция и работа устройства упрощается.Предлагаемое токосьвмное устройствосодержит многооэлементную щетку, кото 5 рая одна может заменить несколько (2-10)параллельно работающих щеток на коллекторе или на нескольких контактных кольцах.При этом достигается снижение материалоемкости, так как несколько (2-10) щеткодер 10 жателей заменяются двумя стержнями, чтообеспечивает значительную экономию материала,В предлагаемой конструкции содержится несколько воэможностей для снижения15 вибраций щетки, что снижает скорость ееизнашивания и повышает ее срок службы.Это расположение направляющего стержняпод углом р к поверхности контртела, использование упругих токосъемных пластин20 на одном или на обоих стержнях, а такжеиспользование упругих (резиновых) изолирующих прокладок между элементами щетки и упругой накладки с одной или обеихсторон пакета элементов щетки, Поэтому25 целесообразно применение предлагаемоготокосьемного устройства на высокоростныхмашинах, работающихв условиях повышенных вибраций (на транспорте).Геометрический ресурс щетки повыша 30 ется за счет использования торцевого пространства (пространство между контртеломи корпусом в аксиальном направлении),Ф о р мул а и зоб рете н и я35 Токосъемное устройство, содержащеемногооэлементную щетку с отверстием, направляющий стержень, размещенйый внутри отверстия щетки контртела в видеколлектора или контактного кольца и на 40 жимную пружину, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью снижения материалоемкости иповышения срока службы, оно снабжено дополнительным стержнем, в котором выполнен продольный паз с закрепленным в нем45 дополнительно введенными упругими токоведущими пластинами, взаимодействующими с нерабочими поверхностями элементовщетки, оба стержня расположены подугломк образующей контртела, выбранйого из ди 50 апазона 5 Р60 О, а элементы щетки выполнены в виде пластин, расположенных1785057 7 ектор А.Козо актор Тираж Под нного комитета по изобретениям и 035, Москва, Ж, Раушская наб,оизводственно-издательский кОмбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 каз 4369ВНИИПИ Государст Составитель И.ЕреминаТехред М.Моргентал Кор писное открытиям при ГКНТ СССР 4/5