ТОКОПРИЕМНИК КОЛЬЦЕВОЙ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к кольцевым токоприемникам. Применяется в машиностроении, в частности в транспортной технике, а именно в экскаваторах, передвижных буровых станках, кранах, кабелепрокладочных машинах и кабельных барабанах.
Из уровня техники известно, что при проектировании и эксплуатации комбинированных (состоящих из разных типов токоприемников, закрепленных на одной центральной стойке) кольцевых токоприемников с большим суммарным количеством колец, а следовательно с большой габаритной высотой (выше 1800 мм) возникает следующая проблема при эксплуатации. Схема передачи вращения с поворотной части токоприемника на неповоротную часть, которая используется в настоящее время, осуществляется с поворотной платформы работающей машины (крана или экскаватора) через корпус токоприемника на каждую его роторную часть. В результате реальной эксплуатации при работе поворотная часть платформы машины испытывает различные колебания, которые передаются через жестко закрепленный на поворотной части машины корпус токоприемника и элементы передачи вращения на роторные части токоприемника. При большой габаритной высоте токоприемника, либо сильных колебаниях платформы в результате износа отклонения корпуса от оси вращения токоприемника в верхней части значительно больше, чем в нижней или средней. Из-за этого эффекта происходит либо разрушение элементов передачи вращения верхних токоприемников, выход из зацепления этих элементов, что в конечном итоге приводит к выходу токоприемника из строя, (см. фиг. 1)
Наиболее близким к заявляемому является техническое решение токоприемник типа ТКЭ 14-5 (http://zipkran.ru/catalog/tokopriemnik-koltsevoy/tke14-5/) предназначенные для передачи переменного тока 160А напряжением 6000 В с нижней рамы на поворотную платформу экскаваторов типа ЭКГ 8И, ЭКГ 10, ЭКГ 15, и т.д., а также для питания низковольтного электрооборудования, расположенного на нижней раме (500/600 В, 50 и 60 Гц). Известные токоприемники состоят из высоковольтной части (например, ТКЭ 5УХЛ2) и низковольтной части. Токоприемники работают в условиях тряски, вибрации, в среде запыленной угольной, рудной и другой пылью с запыленностью до 10 мгм. Высоковольтная часть токоприемника состоит из медных токосъемных колец (например, пять), установленных на опорных изоляторах закрепленных на несущей стойке. На три кольца подается высокое напряжение, пятое кольцо - заземляющее. Токосъем осуществляется щеточными блоками, состоящими из меднографитовых щеток, закрепленных на изолированной траверсе. Низковольтная часть токоприемника состоит из одного или двух низковольтных токоприемников закрепленных на несущей стойке с фланцами. Низковольтный токоприемник состоит из кольцевого барабана состоящего из изолированных друг от друга контактных колец и верхнего и нижнего фланцев. Фланцы кольцевого барабана охватываются вращающимися на них ободами, служащими подшипниками, скрепленными между собой стяжными шпильками, на которых устанавливаются держатели для тяги и щеткодержатели. Количество колец м.б. разным - число контактных колец от 12 до 23, что неизбежно приводит к увеличению размера в высоту. Рабочее положение вращения токоприемников - вертикальное, допустимое отклонение оси вращения не более 4°. При этом передача вращения с поворотной части токоприемника на неповоротную часть, которая используется в настоящее время, осуществляется с поворотной платформы работающей машины (крана или экскаватора) через корпус токоприемника на каждую его роторную часть. В процессе эксплуатации при работе поворотная часть платформы машины испытывает различные колебания, которые передаются через жестко закрепленный на поворотной части машины корпус токоприемника и элементы передачи вращения на роторные части токоприемника. Недостатком прототипа является то, что при большой габаритной высоте токоприемника, либо сильных колебаниях платформы в результате износа отклонения корпуса от оси вращения токоприемника в верхней части значительно больше, чем в нижней или средней. Из-за этого эффекта происходит либо разрушение элементов передачи вращения верхних токоприемников, либо выход из зацепления этих элементов, что в конечном итоге приводит к выходу токоприемника из строя.
Недостатки прототипа устраняет заявляемое техническое решение.
Техническая задача заявляемой полезной модели - устранить или максимально снизить износ верхней части токоприемника, устранить разрушение элементов передачи вращения верхних токоприемников, выход из зацепления этих элементов, увеличить долговечность токоприемника. Для этого в предлагаемой конструкции (см. фиг. 2) передача вращения на стойку токоприемника от корпуса осуществляется только в средней или нижней точке стойки токоприемника, где влияние колебаний поворотной платформы машины минимально. Передача же вращения на вышезакрепленные токоприемники осуществляется с ротора нижнего токоприемника непосредственно на ротор верхнего токоприемника исключая корпус токоприемника, а следовательно и влияние его колебаний, тем самым исключая поломки элементов передачи вращения и непосредственно токоприемника. На практике передача вращения с нижнего токоприемника на смежный с ним, расположенный выше по вертикальной оси, верхний токоприемник может производиться столько раз, сколько требует многоярусная конструкция токоприемника, включающая помимо низковольтной (силовой) части и высоковольтной, также сигнальную часть и для передачи данных (функциональную). Цель заявляемого технического решения - повышение прочности и долговечности за счет использования новой конструкции токоприемника, позволяющей устранить или максимально снизить износ и разрушение элементов вращения верхних токоприемников.
Технический результат - повышение прочности и долговечности токоприемника.
Технический результат достигается за счет конструкции токоприемника кольцевого, содержащего содержащий низковольтную (силовую) и функциональную (высоковольтную, сигнальную, для передачи данных) части с вертикальным расположением центральной стойки, содержащий элементы передачи вращения от поворотной части токоприемника к неповоротной, отличающийся тем, что верхний поворотный ротор нижнего токоприемника жестко разъемно соединен с нижним поворотным ротором верхнего токоприемника с помощью оси, выполненной в виде стержня,, жестко закрепленного в роторном поворотном кольце верхнего токоприемника, другой конец которого свободно вставлен в отверстие втулки, жестко неразъемно закрепленной напротив отверстия в поворотном кольце ротора нижнего токоприемника. Как частный случай, стержень выполнен из металла.
Сущность технического решения поясняют изображения на фиг. 1-3.
Фиг. 1. Токоприемник-прототип с известной передачей вращения через корпус а) в статическом состоянии; б) при эксплуатации.
Фиг. 2. Токоприемник а) в статическом состоянии; б) при эксплуатации.
Фиг. 3. Узел передачи вращения от нижнего токоприемника верхнему без участия корпуса.
Где 1 - корпус токоприемника;
2 - центральная стойка токоприемника;
3 - поворотная площадка;
4 - верхний токоприемник;
5 - нижний токоприемник;
6 - элементы передачи вращения через корпус токоприемника;
7 - поворотный ротор верхнего токоприемника;
8 - поворотный ротор нижнего токоприемника;
9 - ось, передающая вращение;
10 - втулка;
11 - функциональная часть токоприемника (высоковольтная, сигнальная, для передачи данных);
12 - силовая часть токоприемника (низковольтная).
Пример осуществления.
Токоприемник кольцевой предназначен для передачи переменного тока 160А напряжением 6000 В с нижней рамы на поворотную платформу экскаваторов типа ЭКГ 8И, ЭКГ 10, ЭКГ 15, и т.д., а также для питания низковольтного электрооборудования, расположенного на нижней раме (500/600 В, 50 и 60 Гц) и состоит из высоковольтной части 4 и низковольтной части 5. Токоприемники работают в условиях тряски, вибрации, в среде запыленной угольной, рудной и другой пылью с запыленностью до 10 мгм. Высоковольтная часть 11 токоприемника состоит из медных токосъемных колец (например, пять), установленных на опорных изоляторах закрепленных на несущей стойке. На три кольца подается высокое напряжение, пятое кольцо - заземляющее. Токосъем осуществляется щеточными блоками, состоящими из меднографитовых щеток, закрепленных на изолированной траверсе. Силовая (низковольтная) часть 12 токоприемника состоит из одного или двух низковольтных токоприемников, закрепленных на несущей стойке 2 с фланцами. Низковольтный токоприемник состоит из кольцевого барабана состоящего из изолированных друг от друга контактных колец и верхнего и нижнего фланцев. Фланцы кольцевого барабана охватываются вращающимися на них ободами, служащими подшипниками, скрепленными между собой стяжными шпильками, на которых устанавливаются держатели для тяги и щеткодержатели. Количество колец может быть разным - число контактных колец от 12 до 23, что неизбежно приводит к увеличению размера в высоту. Расположенная ниже силовая (низковольтная) часть 15 состоит из нескольких низковольтных токоприемников, расположенная вверху функциональная часть 14 включает в себя не только высоковольтную часть, но и сигнальную, а также передачи данных. В связи с этим общая габаритная высота достигает значительных размеров, например, двухметровой высоты и более, что делает решаемую заявляемой конструкцией проблему актуальной.
Рабочее положение вращения токоприемников - вертикальное, при этом допустимое отклонение оси вращения не более 4°, а риск превышения велик. В заявляемой конструкции (Новая схема передачи вращения показана на рис. 2). Передача вращения на стойку токоприемника от корпуса осуществляется только в средней или нижней точке стойки токоприемника, где влияние колебаний поворотной платформы машины минимально. Передача же вращения на вышезакрепленные токоприемники осуществляется с ротора нижнего токоприемника непосредственно на ротор верхнего токоприемника исключая корпус токоприемника 1, а следовательно и влияние его колебаний, тем самым исключая поломки элементов передачи вращения и непосредственно токоприемника.
Цель предлагаемого технического решения - повышение прочности и долговечности за счет использования новой конструкции токоприемника, позволяющей устранить или максимально снизить износ и разрушение элементов вращения верхних токоприемников. Ось 9 на поворотном роторе верхнего токоприемника 7 одним концом зафиксирована жестко неразъемно, например, при помощи сварки. Другой конец оси установлен без фиксации в отверстии втулки 10, жестко разъемно установленной на поворотный ротор нижнего токоприемника 8, например, болтовым соединением. Зазоры между втулкой и осью компенсируют влияние вибраций и наклонов поворотной платформы экскаватора при эксплуатации. Таким образом, высоковольтная (функциональная) часть токоприемника не связана с корпусом и при наклонах поворотной платформы не возникает угроз повреждения или обрыва передающих вращение элементов.