ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к токосъемным устройствам, использующим в качестве промежуточного слоя жидкий металл, и может быть использована для передачи любых видов сигналов в широком диапазоне значений.
Известен ртутный токосъемник (свидетельство на полезную модель RU №70414, кл. H01R 39/64, 20.01.2008), включающий неподвижный и вращающийся электроды (контакты), образующие уплотненную фетром кольцевую полость, для жидкометаллического контакта в качестве которого использована ртуть.
Известно также токосъемное устройство (патент RU №2166811, кл. Н01Н 29/02, H01R 39/30, 10.05.2001), содержащее установленную на валу Т-образную изоляционную втулку, на которой размещен выполненный в виде кольца подвижный электрод (контакт) и установлена концентрично подвижному электроду (контакту) изоляционная втулка, на внешней поверхности которой расположен неподвижный электрод (контакт), причем в изоляционной втулке выполнены заполненные жидким металлом каналы, в которых размещены закрепленные в неподвижном электроде (контакте) упругие элементы с точкой касания каждого из них с наружной поверхностью подвижного электрода (контакта).
Наиболее близким по технической сущности является принятое за прототип токосъемное устройство (книга С.С.Одинца, Г.Е.Топилина «Средства измерения крутящего момента», М., «Машиностроение», 1977 г., стр.97-98), содержащее корпус с крышкой, в котором установлены неподвижные контактные кольца (контакты), размещенные в обоймах, выполненных из изоляционного материала, и подвижные контактные кольца (контакты), установленные на валу на изоляционных втулках. Неподвижные и подвижные контактные кольца (контакты) выполнены из меди, с нанесенной на их смежные поверхности амальгамой, и установлены с зазором равным 0,1 мм, который заполнен жидким металлом, например, ртутью, периодически подаваемой в зазор через отверстия, выполненные в корпусе. Вал выполнен с отверстиями, через которые пропущены провода от датчиков к контактной панели.
Недостатком известных токосъемных устройств является то, что неподвижные и подвижные контактные кольца (контакты) выполненные из меди при амальгировании необходимо тщательно очистить, а затем производить натирание меди ртутью, при этом необходимо соблюдать осторожность, так как пары ртути очень токсичны. В процессе эксплуатации токосъемных устройств следует периодически разбирать и удалять загрязненную ртуть, после чего неподвижные и подвижные контактные кольца (контакты) тщательно очищают и производят сборку токосъемного устройства. После сборки, а также при нарушении контакта неподвижных и подвижных контактных колец (контактов) в процессе измерения необходимо добавлять ртуть в зону контакта, что снижает безопасность эксплуатации токосъемного устройства.
Кроме того в известных токосъемных устройствах возникают, например, шумовые помехи из-за низкого качества обработки контактных колец (контактов), или загрязнения их поверхности, или при недостатке ртути, или из-за изменения угла наклона вала, что снижает надежность токопередачи.
Техническая задача полезной модели заключается в повышении надежности токопередачи и безопасности эксплуатации токосъемного устройства.
Поставленная задача решается тем, что в известном токосъемном устройстве, содержащем корпус, в котором размещен неподвижный контакт, взаимодействующий через промежуточный жидкометаллический слой, например, ртуть с амальгированным медным подвижным контактом, установленным на валу, неподвижный контакт выполнен пористым из металлического порошка, пропитан ртутью и закреплен в подпружиненном полимерном кожухе.
Выполнение неподвижного контакта пористым из металлического порошка, пропитанным ртутью, обеспечивает амальгирование медного подвижного контакта в процессе приработки токосъемного устройства. В процессе работы токосъемного устройства ртуть из пор неподвижного контакта поступает в зону взаимодействия неподвижного и подвижного контактов, образуя постоянную амальгированную пленку. При изменении толщины амальгированной пленки, которое может возникнуть, например, при изменении угла наклона вала или вибрации корпуса токосъемного устройства, полимерный кожух под действием пружины перемещает закрепленный в нем неподвижный контакт в зону взаимодействия с подвижным контактом, при этом восстанавливается толщина амальгированной пленки, что повышает надежность токопередачи. Кроме того, полимерный кожух предотвращает разбрызгивание ртути в процессе работы токосъемного устройства из неподвижного контакта, что исключает разборку токосъемного устройства, промывку неподвижного и подвижного контактов и дополнительное введение ртути в зону взаимодействия неподвижного и подвижного контактов, что повышает безопасность эксплуатации токосъемного устройства.
На фиг.1 изображено токосъемное устройство в разрезе по подвижному и неподвижному контактам;
на фиг.2 - поперечное сечение по А-А на фиг.1
Токосъемное устройство содержит корпус 1 с закрепленной в нем с помощью гайки 2 направляющей втулкой 3, в которой установлен контактирующий с пружиной 4 полимерный кожух 5, выполненный с фиксаторами 6. В полимерном кожухе 5 закреплен выполненный из металлического порошка пористый, пропитанный ртутью неподвижный контакт 7, взаимодействующий с амальгированным, выполненным из меди подвижным контактом 8, размещенным в корпусе 1 на полимерном кольце 9, установленном ан валу 10.
На неподвижном контакте 7 закреплен проводник 11, соединяющий неподвижный контакт 7 с регистрирующей аппаратурой (на фиг. не показана).
Направляющая втулка 3 ориентирована относительно корпуса 1 направляющим пазом 12 с размещенным в нем штифтом 13.
На подвижном контакте 8 выполнены монтажные окна 14 для монтажа токопроводящих коммуникаций (на фиг. не показаны), соединяющих подвижный контакт 8 с датчиком (на фиг. не показан).
На одном валу 10 последовательно друг за другом может быть установлено n-токосъемных устройств, соединенных между собой.
Работа предлагаемого токосъемного устройства осуществляется следующим образом.
Электрический сигнал с датчика (на фиг. не показан) по токопроводящим коммуникациям (на фиг. не показаны) поступает к подвижному контакту 8. При вращении вала 10 подвижный контакт 8 взаимодействует с неподвижным контактом 7, который прижат к подвижному контакту 8 пружиной 4 через полимерный кожух 5 и, так как в порах неподвижного контакта 7 имеется ртуть, то в начале работы при приработке токосъемного устройства в зоне взаимодействия на рабочей поверхности подвижного контакта 8 образуется амальгированная ртутная пленка, передающая электрический сигнал с подвижного контакта 8 на неподвижный контакт 7, с которого электрический сигнал передается по проводнику 11 на регистрирующую аппаратуру (на фиг. не показана).
При изменении толщины амальгированной ртутной пленки неподвижный контакт 7 под действием пружины 4 перемещается в зону взаимодействия с подвижным контактом 8, при этом толщина амальгированноый ртутной пленки восстанавливается.