ES2290235T3 - Transmisor de anillo de friccion. - Google Patents
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Abstract
Transmisor de anillo de fricción, que presenta al menos un anillo interior (14), incrustado en una masa de aislamiento (12) como componente de un rotor (3), de un metal no de hierro y un anillo exterior (15) de grafito, que rodea al anillo interior (14) bajo la configuración de un intersticio (18) con distancia radial, cuyo anillo exterior está centrado a través de las masas de aislamiento lateral (19) de forma concéntrica al anillo interior (14) y está acoplado eléctricamente con el anillo interior (14) por medio de láminas de contacto metálicas (22) que cubren el intersticio (18), en el que en el anillo exterior (15) está presionado al menos un contacto de fricción (34), que está constituido por granito, como componente de un estator (8).
Description
Transmisor de anillo de fricción.
La invención se refiere a un transmisor de
anillo de fricción para la transmisión de corrientes eléctricas y/o
de señales entre un estator y un rotor.
En los transmisores de anillo de fricción de
diámetro mayor se conoce emplear la llamada técnica de
carbón/carbón. Éste es especialmente el caso en generadores mayores.
Para poder establecer en este caso contactos eléctricos en los
anillos de fricción cerrados en el lado circunferencial, los anillos
de fricción deben tener espesores de pared grandes, para se pueden
alojar también roscas suficientemente grandes.
Por lo tanto, no es posible la utilización de la
técnica de carbón/carbón en transmisores de anillo de fricción con
diámetros pequeños y anillos de fricción cerrados en el lado
circunferencial.
Sin embargo, para poder aplicar la técnica de
carbón/carbón también en transmisores de anillo de fricción de
diámetro más pequeño, se han dividido los anillos de fricción en
segmentos individuales y cada segmento de anillo de fricción se
fija sobre un cuerpo de soporte correspondiente, especialmente de
latón, por medio de encolado.
En tales tipos de construcción no se podían
evitar entonces intersticios entre los segmentos del anillo de
fricción consecutivos en la dirección circunferencial. Los
intersticios han conducido a interferencias eléctricas, con la
consecuencia de que la transmisión de señales, especialmente de
señales de medición, estaba unida con inexactitudes.
Se deduce a partir del documento US 2001/0033117
A1 un transmisor de anillo de fricción, en el que se imprimen en el
anillo exterior unos contactos de fricción de grafito.
El documento FR 1 063 144, que se considera como
estado más próximo de la técnica, describe un anillo de fricción de
carbón con anillo de derivación de la corriente. El anillo de
derivación de la corriente es de metal y está rodeado por un anillo
exterior de grafito bajo la configuración de un intersticio a una
distancia radial. El anillo interior y el anillo exterior están
acoplados eléctricamente a través de cuerpos de derivación de la
corriente.
La invención -partiendo del estado de la
técnica- tiene el problema de crear un transmisor de anillo de
fricción, que se puede fabricar y se puede accionar de forma
económica también con un diámetro pequeño en la técnica de
carbón/carbón.
Este problema se soluciona con las
características indicadas en la reivindicación 1 de la patente.
De acuerdo con ello, se incrusta ahora un anillo
interior cerrado en el lado circunferencial de un metal no de
hierro, especialmente de latón, en una masa aislante como componente
de un rotor. La masa aislante puede ser, por ejemplo, resina
epóxido. El anillo interior es contactado eléctricamente con una
conexión eléctrica asociada al rotor y se conecta desde aquí con un
terminal de cable en el lado frontal.
En el lado circunferencial del anillo interior
se extiende un anillo exterior de grafito cerrado igualmente en el
lado circunferencial. Este anillo exterior está fijado en el lateral
por medio de masas de aislamiento de tal forma que está centrado de
forma perfectamente concéntrica al anillo interior. En este caso, se
configura entre el anillo interior y el anillo exterior de una
manera selectiva un intersticio, que lleva, en el caso de actuación
de calor, los coeficientes de dilatación diferentes, por ejemplo de
latón y de grafito. En este caso, hay que tener en cuenta el margen
de temperatura entre la temperatura ambiente y la temperatura máxima
admisible de funcionamiento.
Para establecer constantemente un acoplamiento
eléctrico perfecto entre el anillo interior y el anillo exterior
con el puenteo del intersticio, están previstas en el lado
circunferencial del anillo interior unas láminas de contacto
metálicas, que pueden estar dispuestas sobre toda la periferia del
anillo interior o solamente sobre secciones parciales. Estas
láminas de contacto están configuradas de tal forma que son
elásticas en sí mismas y de esta manera pueden seguir sin más una
modificación en el tamaño del intersticio entre el anillo interior
y el anillo exterior en virtud de las repercusiones térmicas y
establecen constantemente el acoplamiento eléctrico entre el anillo
interior y el anillo exterior.
Las láminas de contacto pueden ser fabricadas,
por ejemplo, de aleación de cobre y berilio y pueden ser tratadas
entonces de acuerdo con la técnica del calor.
La invención está unida con la ventaja especial
de que el anillo exterior de grafito no sólo se puede mantener
reducido en el espesor de pared sino también en el diámetro. De esta
manera, es posible acondicionar transmisores de anillo de fricción
compactos con diámetros exteriores de 200 mm, que pueden transmitir,
además de señales, especialmente señales de medición, también
corrientes eléctricas hasta 50 amperios aproximadamente.
Además, la invención garantiza que se pueden
alcanzar ahora velocidades hasta 60 m/s aproximadamente.
\newpage
Además, con la invención se consigue que el
contacto de fricción deba presionarse solamente con una fuerza
comparativamente reducida en el anillo exterior, para garantizar una
transmisión perfecta de las señales y/o de la corriente. Una
presión de apriete reducida conduce a un desgaste claramente más
reducido y en último término a un tiempo de actividad más largo de
un transmisor de anillo de fricción. Además, la fricción es muy
reducida, de manera que dentro del transmisor del anillo de fricción
no puede penetrar, en principio, ninguna contaminación y, por lo
tanto, tampoco se pueden producir cortocircuitos eléctricos
provocados por una contaminación condicionada por
fricción.
fricción.
Para proporcionar a las láminas de contacto una
retención segura en el anillo interior, de acuerdo con la
reivindicación 2, en la superficie exterior del anillo interior está
mecanizada una ranura circunferencial. En esta ranura
circunferencial se distribuyen ahora las láminas de contacto sobre
toda la circunferencial o se incrustan solamente por secciones.
Puesto que las láminas de contacto presentan una sección central
abombada, esta sección se encuentra, de una manera independiente
del tamaño del intersticio entre el anillo interior y el anillo
exterior, constantemente en la superficie interior del anillo
exterior.
La fijación de las láminas de contacto en las
ranuras circunferenciales se realiza especialmente a través de
sujeción por medio de nervaduras que se encuentran en el lateral del
abombamiento.
Se consigue una protección perfecta contra la
corrosión de las láminas de contacto de acuerdo con la
reivindicación 3 de la patente porque las zonas, que se encuentran
junto a las láminas de contacto, de la superficie exterior del
anillo interior están doradas.
También la medida de la reivindicación 4 de la
patente contribuye a que se pueda garantizar una transmisión
perfecta de la corriente y de las señales, sin que sean necesarias
altas presiones de apriete del contacto de fricción en el anillo
exterior.
Una forma de realización especialmente ventajosa
de la invención se deduce a partir de las características de la
reivindicación 5 de la patente. Una forma de realización de este
tipo posee, en general, varios anillos interiores y anillos
exteriores asociados coaxialmente a distancia entre sí así como
contactos de fricción asociados a los anillos exteriores. Los
anillos interiores están fundidos en este caso en una masa de
aislamiento en forma de un casquillo de aislamiento. Los anillos
exteriores están distanciados entre sí por medio de masas de
aislamiento en forma de anillos de aislamiento. En cada anillo
exterior están presionados unos contactos de fricción, que están
fijados en los extremos de brazos de articulación. Los brazos de
articulación apuntan en este caso en direcciones opuestas. Para
realizar un tipo de construcción compacto axialmente, los brazos de
articulación asociados a cada anillo exterior están dispuestos
desplazados en la dirección circunferencial con respecto al anillo
exterior adyacente en cada caso. De esta manera se evita una
influencia mutua perturbadora.
Cada anillo interior está guiado sobre líneas de
conexión eléctrica incrustadas en el casquillo de aislamiento hacia
una conexión de contacto en un extremo del casquillo de aislamiento.
Desde esta conexión de contacto parten entonces líneas hacia un
terminal de cable en el lado frontal en el rotor.
De acuerdo con las características de la
reivindicación 6 de la patente, el casquillo de aislamiento está
fijado sobre un árbol hueco del rotor a través de encolado. Esto se
realiza con preferencia solamente en los extremos del casquillo de
aislamiento. A tal fin, una sección longitudinal del árbol hueco,
que puede estar constituida por acero o por otro material, está
provista en la zona longitudinal aproximadamente media del
casquillo de aislamiento en el lado circunferencial con un diámetro
más pequeño. Los anillos exteriores y anillos de aislamiento están
desplazados desde un extremo frontal del casquillo de aislamiento de
forma sucesiva sobre los anillos interiores o bien sobre el
casquillo de aislamiento. A tal fin, el casquillo de aislamiento
presenta en un extremo un collar en el lado circunferencial. En el
otro extremo se tensa un disco contra el último anillo de
aislamiento, de manera que entonces todos los anillos exteriores y
anillos de aislamiento están fijados en posición segura. El árbol
hueco puede estar alojado sobre rodamientos extremos en paredes
frontales del estator.
Los brazos de articulación asociados a cada
anillo exterior están articulados en cada caso en un soporte de
fijación. Este soporte de fijación está fijado por medio de sujeción
sobre una varilla de soporte fijadas en el estator y que se
extiende en paralelo al eje de giro del rotor. La varilla de soporte
puede estar fijada, por ejemplo, en las paredes frontales del
estator. Los soportes de fijación consecutivos están en la posición
determinada a través de casquillos distanciadores que rodean la
longitud de soporte.
A continuación se explica en detalle la
invención con la ayuda de un ejemplo de realización ilustrado en los
dibujos. En este caso:
La figura 1 muestra en la vista frontal un
transmisor de anillo de fricción.
La figura 2 muestra una sección longitudinal
vertical a través de la representación de la figura 1 a lo largo de
la línea II - II, vista en la dirección de la flecha, y
La figura 3 muestra en representación ampliada
el fragmento III de la figura 2.
Con 1 se designa en las figuras 1 a 3 un
transmisor de anillo de fricción para la transmisión de corrientes
y/o de señales eléctricas.
El transmisor de anillo de fricción 1 presenta
un árbol hueco 2 de acero como componente de un rotor 3. En el lado
extremo del árbol 2 están previstos rodamientos 4, 5, que están
insertados en paredes frontales 6, 7 de un estator 8. En el lado
periférico de las paredes frontales 6, 7 está fijada una envolvente
9 por medio de tornillos 10.
Sobre el árbol hueco 2 está acoplada hasta el
tope en un collar 11, una masa de aislamiento, especialmente resina
epóxido, en forma de un casquillo de aislamiento 12 y se fija a
través de adhesión. La adhesión se realiza solamente en los
extremos del casquillo de aislamiento 12. A tal fin, en la zona
longitudinal aproximadamente central del casquillo de aislamiento
12, el árbol hueco 2 está provisto con un mandrilado 13 en el lado
circunferencial.
En la periferia del casquillo de aislamiento 12
están fundidos, en total, nueve anillos interiores 14 de latón.
Como se puede reconocer en este caso especialmente en la figura 3,
los anillos interiores 14 presentan el mismo diámetro exterior que
el casquillo de aislamiento 12. En el lado circunferencial de cada
anillo interior 14 se encuentra un anillo exterior 15 de grafito.
Entre la superficie exterior 16 del anillo interior 14 y la
superficie interior 17 del anillo exterior 15 está presente un
intersticio 18, que tiene en cuenta los diferentes coeficientes de
dilatación de los materiales del anillo interior 14 y del anillo
exterior 15. La determinación de la posición de cada anillo
exterior 15 se realiza sobre masas de aislamiento laterales,
especialmente resina epóxido, en forma de anillos de aislamiento
19. El diámetro exterior de los anillos de aislamiento 19 es menor
que el diámetro exterior de los anillos exteriores 15.
Los anillos interiores 14 poseen ranuras
circunferenciales 20 realizadas en su superficie exterior 16. Las
zonas 21 de las superficies exteriores 16 están formadas junto a
las ranuras circunferenciales 20. En las ranuras circunferenciales
20 están insertadas láminas de contacto 22, como se puede reconocer
en detalle en la figura 3. Estas láminas de contacto 22 poseen
nervaduras laterales 23 y un abombamiento central 24. Sobre las
nervaduras 23 están fijadas en posición las láminas de contacto 22
en las ranuras circunferenciales 20 por medio de sujeción. Los
abombamientos 24 se apoyan permanentemente en las superficies
interiores 17 de los anillos exteriores 15. En virtud de esta
configuración, en cada tamaño de intersticio entre los anillos
interiores 14 y los anillos exteriores 15 está asegurado un contacto
de los anillos interiores 14 con los anillos exteriores 15 a través
de las láminas de contacto 22.
La fijación de la posición axial de los anillos
exteriores 15 y de los anillos de aislamiento 19 se realiza a
través de un disco 26 fijado en el lado frontal con tornillos 25 en
el caquillo de aislamiento 12, que presiona los anillos de
aislamiento 19 y los anillos exteriores 15 contra un collar radial
27 del casquillo de aislamiento 12.
Cada anillo interior 14 está conectado de una
manera no representada en detalle con una conexión de contacto 28
en el collar radial 27 del casquillo de aislamiento 12. A través de
esta conexión de contacto 28 se realiza entonces una conexión
eléctrica con un terminal de cable 29 previsto en el lado frontal
del árbol hueco 2.
En las paredes frontales 6, 7 del estator 8
están fijadas de forma desprendible dos varillas de soporte 30
desplazadas en la dirección circunferencial. Las varillas de soporte
30 se extienden en paralelo al eje de giro 45 del rotor 3. Sobre
las varillas de soporte 30 están enhebrados y fijados soportes de
fijación 31. La distancia axial de los soportes de fijación 31 está
establecida a través de casquillos 32 que rodean las varillas de
fijación. En los soportes de fijación 31 están articulados unos
brazos de articulación 33 que apunta en direcciones opuestas, que
llevan en el lado extremo unos contactos de fricción 34. Los
contactos de fricción 34 están presionados por medios de muelle de
tracción 35 contra la superficie exterior 36 de los anillos
exteriores 15.
Desde los brazos de articulación 33 se extienden
conexiones eléctricas no representadas en detalle hacia un
terminal de cable 37 en la pared frontal 6 del estator 8.
El rodamiento 4 configurado como cojinete suelto
está fijado por medio de un anillo de muelle 38 en la pared frontal
6. Se apoya, además, contra un collar anular interior 39 de la pared
frontal 6. El otro rodamiento 5 está fijado como cojinete fijo, por
una parte, sobre un anillo de muelle 40 así como un collar anular 41
en el árbol hueco 2 y, por otra parte, está fijado sobre una tapa
43 fijada por medio de tornillos 42 en la pared frontal 7 así como
un collar anular 44 en la pared frontal 7.
- 1
- Transmisor de anillo de fricción
- 2
- Árbol hueco
- 3
- Rotor
- 4
- Rodamiento
- 5
- Rodamiento
- 6
- Pared frontal de 8
- 7
- Pared frontal de 8
- 8
- Estator
- 9
- Envolvente de 8
- 10
- Tornillos para 9
- 11
- Collar en 2
- 12
- Casquillos de aislamiento
- 13
- Mandrilado en 2
- 14
- Anillos interiores
- 15
- Anillos exteriores
- 16
- Superficie exterior de 14
- 17
- Superficie interior de 15
- 18
- Intersticio entre 16 y 17
- 19
- Anillos de aislamiento
- 20
- Ranuras circunferenciales en 16
- 21
- Zonas junto a 20
- 22
- Láminas de contacto
- 23
- Nervaduras de 22
- 24
- Abombamiento de 22
- 25
- Torillos para 26
- 26
- Disco
- 27
- Collar radial en 12
- 28
- Conexión de contacto
- 29
- Terminal de cable
- 30
- Varillas de soporte
- 31
- Soportes de fijación en 30
- 32
- Casquillos en 30
- 33
- Brazos de articulación
- 34
- Contactos de fricción
- 35
- Muelles de tracción en 33
- 36
- Superficie exterior de 15
- 37
- Terminal de cable
- 38
- Anillo de muelle para 4
- 39
- Collar anular en 6
- 40
- Anillo de muelle para 5
- 41
- Collar anular en 2
- 42
- Tornillos para 43
- 43
- Tapa en 7
- 44
- Collar anular en 7
- 45
- Eje de giro de 3
Claims (7)
1. Transmisor de anillo de fricción, que
presenta al menos un anillo interior (14), incrustado en una masa
de aislamiento (12) como componente de un rotor (3), de un metal no
de hierro y un anillo exterior (15) de grafito, que rodea al anillo
interior (14) bajo la configuración de un intersticio (18) con
distancia radial, cuyo anillo exterior está centrado a través de
las masas de aislamiento lateral (19) de forma concéntrica al
anillo interior (14) y está acoplado eléctricamente con el anillo
interior (14) por medio de láminas de contacto metálicas (22) que
cubren el intersticio (18), en el que en el anillo exterior (15)
está presionado al menos un contacto de fricción (34), que está
constituido por granito, como componente de un estator (8).
2. Transmisor de anillo de fricción de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que las láminas de contacto (22)
están fijadas en posición en una ranura circunferencial (20) en la
superficie exterior (16) del anillo interior (14) y están
presionadas de forma elástica, cubriendo el intersticio (18) entre
el anillo interior (14) y el anillo exterior (15), contra la
superficie interior (17) del anillo exterior (15).
3. Transmisor de anillo de fricción de acuerdo
con la reivindicación 1 ó 2, en el que las zonas (21), que se
encuentran junto a las láminas de contacto (22), de la superficie
exterior (16) del anillo interior (14) están doradas.
4. Transmisor de anillo de fricción de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el contacto de
fricción (34) está presionado elásticamente en la superficie
exterior (36) del anillo exterior (15).
5. Transmisor de anillo de fricción de acuerdo
con una de las reivindicaciones 1 a 4, que presenta al menos dos
anillos interiores (14) y dos anillos exteriores asociados en cada
caso coaxialmente entre sí así como contactos de fricción (34)
asociados a los anillos exteriores (15), en el que los anillos
interiores (14) están fundidos a distancia axial entre sí en una
masa de aislamiento (12) en forma de un casquillo de aislamiento,
los anillos exteriores (15) están distanciados entre sí por medio de
masas de aislamiento (19) en forma de anillos de aislamiento y los
contactos de fricción (34) están presionados en asociación por
parejas en cada anillo exterior (15), estando previstos los
contactos de fricción (34) en los extremos de brazos de articulación
(33) que apuntan en direcciones opuestas y estando desplazados los
brazos de articulación (33) asociados a un anillo exterior (15) en
el lado circunferencial con respecto a los brazos de articulación
(33) del anillo exterior (15) adyacente.
6. Transmisor de anillo de fricción de acuerdo
con la reivindicación 5, en el que el casquillo de aislamiento (12)
está fijado a través de encolado sobre un árbol hueco (2) y los
anillos exteriores (15) así como los anillos de aislamiento (19)
están acoplados axialmente sobre los anillos interiores (14) o bien
el casquillo de aislamiento (12) y están fijados en posición en el
casquillo de aislamiento (12).
7. Transmisor de anillo de fricción de acuerdo
con la reivindicación 5 ó 6, en el que los brazos de articulación
(33) asociados a un anillo exterior (15) están articulados en un
soporte de fijación (31), que está fijado a través de sujeción
sobre una varilla de soporte (30) fijada en el estator (8) y que se
extiende en paralelo al eje de giro (45) del rotor (3).
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