DE102010009114A1

DE102010009114A1 - Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen von einem feststehenden Gegenstand auf einen drehenden Gegenstand oder umgekehrt

Info

Publication number: DE102010009114A1
Application number: DE201010009114
Authority: DE
Inventors: Katrin Kau
Original assignee: Kau Katrin 26427
Current assignee: Kau Katrin 26427
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2011-08-25

Abstract

Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen von einem feststehenden Gegenstand auf einen drehenden Gegenstand oder umgekehrt, gekennzeichnet durch einen Außenring mit einem Stromanschluss und einen koaxial zum Außenring angeordneten und relativ dazu drehbaren Innenring mit einem Stromanschluss, wobei a) der Außenring und der Innenring durch ein elektrisch leitfähiges Fluid und/oder eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Wälzkörpern voneinander getrennt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen von einem feststehenden Gegenstand auf einen drehenden Gegenstand oder umgekehrt.
Für den obengenannten Zweck werden heutzutage Schleifringe bzw. Schleifringanordnungen oder Schleifringkörper verwendet. Schleifringe sind in vielen elektrischen Maschinen zu finden: zum einen dienen sie zur Signalübertragung etwa in Radarsystemen, der Medizintechnik (zum Beispiel Computertomographie). Das Spektrum reicht bis hin zur Übertragung hoher elektrischer Ströme und Spannungen. In der galvanischen Industrie fließen beispielsweise beim Verchromen oder Verzinken von Oberflächen bis 20000 Ampere über die Schleifkontakte. Bei diesen hohen Übertragungsleistungen herrschen extreme Bedingungen: Die Bäder sind stark sauer oder basisch und die Reaktionen finden bei erhöhten Temperaturen statt. Ähnlich raue Bedingungen herrschen bei Windkrafträdern. Meist in Küstennähe oder auf hoher See aufgestellt, sind sie stark korrosiver, salzhaltiger Luft ausgesetzt. Auch hier müssen die Schleifringsysteme hohe Leistungen übertragen. Erschwerend wirken hier die zum Teil starken Vibrationen ein. Trotzdem müssen solche Schleifringsysteme einen zuverlässigen Kontakt halten. Desweiteren findet man Schleifringe in elektromagnetischen Kupplungen. Diese versorgen die Spule mit Strom und ermöglichen so das Schalten.
Schleifringkörper werden als Stromzuführung für drehende Verbraucher der unterschiedlichsten Art eingesetzt. Sie finden beispielsweise Verwendung in Drehkranen, Rundräumern in Kläranlagen, Karussells, Manipulatoren, Drehtischen, Antennenanlagen, Theaterbühnen, Verpackungsmaschinen sowie Leitungstrommeln.
Die bekannten Schleifringe bzw. Schleifringanordnungen sind jedoch nicht gerade kostengünstig in der Herstellung und auch nicht besonders verschleißfrei.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen von einem feststehenden Gegenstand auf einen drehenden Gegenstand oder umgekehrt bereitzustellen, die kostengünstiger herstellbar und mechanisch zumindest nahezu verschleißfrei ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen von einem feststehenden Gegenstand auf einen drehenden Gegenstand oder umgekehrt, gekennzeichnet durch einen Außenring mit einem Stromanschluss und einen koaxial zum Außenring angeordneten und relativ dazu drehbaren Innenring mit einem Stromanschluss, wobei a) der Außenring und der Innenring durch ein elektrisch leitfähiges Fluid und/oder eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Wälzkörpern voneinander getrennt sind.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung in der Art eines Wälzlagers, insbesondere eines Kugellagers, Rillenkugellagers, Kegel-, Zylinder-, Tonnen-, Nadellagers und ähnliches, ausgebildet ist. Dabei muss das „Wälzlager” nicht zwangsläufig eine Lagerfunktion übernehmen, sondern kann es als reiner Stromübertrager verwendet werden.
Zweckmäßigerweise ist der gesamte Außenring oder nur ein Teil davon elektrisch leitfähig.
Vorteilhafterweise ist der gesamte Innenring oder nur ein Teil davon elektrisch leitfähig.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist der Außenring feststehend und der Innenring drehbar.
Schließlich kann alternativ vorgesehen sein, dass der Außenring drehbar ist und der Innenring feststeht.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die Verwendung eines Außenrings und einen Innenrings – wie bei einem Wälzlager – und durch Anordnung derselben in direktem elektrischen Kontakt oder über ein elektrisch leitfähiges Fluid, wie eine Flüssigkeit oder ein Gas, und/oder über elektrisch leitfähige Wälzkörper eine Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen mit einem einfachen Aufbau realisierbar ist, wodurch die Vorrichtung kostengünstiger herstellbar ist, und sie mechanisch nahezu verschleißfrei ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der drei Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert werden, in denen:
1a bis 1e eine Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen gemäß einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung zeigen;
2a bis 2e eine Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen gemäß einer zweiten besonderen Ausführungsform der Erfindung zeigen; und
3a bis 3d eine Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen gemäß einer dritten besonderen Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Die 1a bis 1e zeigen eine Seitenansicht (1a), eine Draufsicht von vorne (1b), eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1b (1c), eine perspektivische Ansicht schräg von vorne (1d) und eine Ansicht von oben (1e) einer Vorrichtung 10 zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen gemäß einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung. Besagte Vorrichtung ist in der Art eines Wälzlagers gestaltet, das aus Wälzkörpern 12 in Form von Kugeln, die auf einem Innenring 14 und einem Außenring 16 abrollen, sowie einem Käfig (nicht gezeigt) besteht, der die Wälzkörper 12 auf Abstand zueinander hält. Genauer gesagt handelt es sich um ein Rillenkugellager. Mit der Bezugszahl 18 ist eine Dichtung des Wälzlagers nach außen gekennzeichnet. Am Außenring 16 ist außen ein Stromanschluss 20 in Form eines Kabelschuhs vorgesehen und am Innenring 14 ist außen gegenüberliegend zum Stromanschluss 20 ein Stromanschluss 22 in Form eines Kabelschuhs vorgesehen. Die Stromanschlüsse 20 und 22 können zum Beispiel durch Schweiß-, Löt-, Klebe-, Pressverbindung und ähnliches mit dem Außenring 16 bzw. Innenring 14 verbunden sein. Anstelle eines Kabelschuhs kann zum Beispiel ein Steck-, Schraub-, Klebe- oder Pressverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung geeignet sein. Alternativ ist auch denkbar, dass die Strom/Spannungsübertragung direkt über die äußere Mantelfläche 24 des Außenrings bzw. die innere Mantelfläche 26 des Innenrings erfolgt.
Weiterhin kann ein Stromfluss sowohl über die Wälzkörper 12 als auch über ein Lagermedium 28 erfolgen. Dazu müssen die Wälzkörper 12 elektrisch leitfähig sein. Als Lagermedium kann zum Beispiel Öl, Wasser, Kochsalzlösung, Graphit, Metall (zum Beispiel Quecksilber), Fluide im allgemeinen, Gase oder ähnliches in das Wälzlager eingebracht werden. Sofern es zur Stromleitung dienen soll, muss es natürlich elektrisch leitfähig sein. Es ist aber auch eine Stromübertragung ohne Lagermedium direkt über die Wälzkörper 12 möglich.
Die 2a bis 2e zeigen entsprechende Ansichten wie die 1a bis 1e, aber von einer Vorrichtung 10 gemäß einer zweiten besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese unterscheidet sich von der in den 1a bis 1e gezeigten darin, dass anstelle eines Kabelschuhs als Stromanschluss 20 beim Außenring 16 ein Stift vorgesehen ist. Besagter Stift kann sich auch bis in ein Lagermedium 28 hinein erstrecken. Ein Stromanschluss am Innenring ist nicht dargestellt. Dieser kann z. B., wie im Zusammenhang mit den 1a bis 1e geschildert, gestaltet sein.
In den 3a bis 3d sind eine Seitenansicht (3a), eine Draufsicht von vorne (3b), eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 3b (3c) und eine perspektivische Ansicht schräg von vorne (3d) von einer Vorrichtung 10 gemäß einer dritten besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu sehen. Diese ist im Prinzip in der Art eines Wälzlagers ausgebildet, aber ohne Wälzkörper. Dies unterscheidet sie von den in den 1a bis 1e und 2a bis 2e gezeigten Ausführungsformen. Die Stromanschlüsse können wie in den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen gestaltet sein. Zudem muss die Vorrichtung nicht zwangsläufig eine Lagerfunktion übernehmen, sondern kann sie als reiner Stromübertrager verwendet werden. Zum Übertragen von Strom von dem Außenring 16 zum Innenring 14 oder umgekehrt dient ein Lagermedium bzw. Medium 28. Dieses ist, genau wie in den Ausführungsformen gemäß den 1a bis 1e und 2a bis 2e selbstverständlich abgedichtet.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
12: Wälzkörper
14: Innenring
16: Außenring
18: Dichtung
20: Stromanschluss
22: Stromanschluss
24: Äußere Mantelfläche
26: Innere Mantelfläche
28: Lagermedium

Claims

Vorrichtung (10) zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen von einem feststehenden Gegenstand auf einen drehenden Gegenstand oder umgekehrt, gekennzeichnet durch einen Außenring (16) mit einem Stromanschluss (20) und einen koaxial zum Außenring (16) angeordneten und relativ dazu drehbaren Innenring (14) mit einem Stromanschluss (22), wobei a) der Außenring (16) und der Innenring (14) durch ein elektrisch leitfähiges Fluid (28) und/oder eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Wälzkörpern (12) voneinander getrennt sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie in der Art eines Wälzlagers, insbesondere eines Kugellagers, Rillenkugellagers, Kegel-, Zylinder-, Tonnen-, Nadellagers und ähnliches, ausgebildet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Außenring (16) oder nur ein Teil davon elektrisch leitfähig ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Innenring (14) oder nur ein Teil davon elektrisch leitfähig ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (16) feststeht und der Innenring (14) drehbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (16) drehbar ist und der Innenring (14) feststeht.