NO812727L - Anordning ved roterende kollektorer med vertikal aksel - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved roterende kollektorer med hovedsakelig vertikal aksel, hvil-

ken anordning gjør det mulig å øke sikkerheten og pålitelig-

heten og samtidig forenkle deres konstruksjon, deres vedlike-

hold og utbedring.

Roterende kollektorer med vertikal aksel anvendes for overføring av elektriske likestrømmer eller vekselstrømmer mellom en fast del og en bevegelig del som kan utføre en drei-ning på mer enn 360°.

Disse kollektorer overfører strøm for drift, for styr-

ing, for måling eller signalisering, med likespenning eller sogar lave eller høye frekvenser og kan ha et stort antall gjennomganger.

De må medføre minst mulig forstyrrelser i overførin-

gen av disse strømmer, hvilket er spesielt viktig for signa-

ler med liten styrke.

Rent generelt krever man en stor funksjonssikkerhet og

en lang levetid.

I visse tilfeller, f.eks. for observatoriekupler,

marine pansertårn eller petroleumsindustriens plattformer, kan de .ha store dimensjoner.

Endelig er de ofte anvendt under vanskelige betingel-

ser som samvirker, f.eks. en anvendelse i et marine- og tropisk miljø med en korroderende og eksplosiv omgivelse og med harde svingningsbetingelser.

Ifølge hittil kjent, teknikk har disse kollektorer vært dannet av ringer eller kranser som er ledende og forbundet enten med det ubevegelige parti av anlegget eller det bevege-

lige parti og mot hvilke støtter seg elektriske kontakter fast forbundet med det annet parti.

De anvendelsestilfeller som møtes fører vanligvis til

at det foreligger innvendig kondens eller partikler som skri-

ver seg fra slitasje på de bevegelige deler, eller også inn-føringen av faste, flytende eller gassformede fremmedlegemer. Resultatet blir elektriske forstyrrelser, innvendige kort-slutninger eller andre fenomener som er skadelige for sikkerheten og langvarig funksjonering.

På den annen side i tilfelle av kollektorer med stor . diameter' vil fremstillingen og beskyttelsen av ringene eller kransene by på praktiske problemer som tiltar med deres, form mens deres store dimensjoner vanligvis bestemmes av nødven-digheten for å montere kollektoren omkring andre organer som opptar det sentrale parti.

Foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved anvendel-

sen av metalliske bånd i stedet for ringer eller kranser og ved en spesiell anordning av de forskjellige bestanddeler.

For bedre forståelse av foreliggende oppfinnelses gjen-stand vises til tegningene, hvor fig. 1 og 2 skjematisk viser klassiske løsninger som virkelig er i anvendelse og de etter-følgende figurer viser anordninger ifølge foreliggende oppfinnelse for å beskrive de vesentlige punkter ved hjelp av hvilke oppfinnelsen avviker og de forskjelligé mulige anvendelser.

Fig. 1 viser skjematisk og delvis i snitt en roterende kollektor med ringer av klassisk type bestemt for anvendelse i hovedsakelig vertikal posisjon. Denne dreiende kollektor omfatter et rørformet legeme 1 festet til et underlag 2, idet dette utstyr utgjør en innvendig kapsling som antas ubevegelig for å lette foreliggende beskrivelse.

Det innvendige rørformede hus 1 tillater gjennomgang av forskjellige faste eller bevegelige organer som antas å foreligge i det sylindriske rom 3.

Kollektorutstyret er innelukket mellom denne innven-

dige bevegelige kapsling og en utvendig bevegelig kapsling 4.

De elektriske gjennomganger som for enkelhets skyld

er vist i et antall av fire, er fremstilt ved hjelp av ledende ringer såsom 5 anbragt i en isolerende holder 6 festet meka-

nisk til den ubevegelige kapsling og elektrisk forbundet ved hjelp av ledere med det ubevegelige parti av hovedinstalla-

sjonen.

Den elektriske forbindelse med det bevegelige parti er opprettet ved hjelp av elektriske glidekontakter 7 dannet av karbometalliske børster.eller metallkontakter eller legerings-kontakter egnet for tilpasning til spenninger og strømmer som skal overføres. Disse glidekontakter er i elektrisk forbind-

else med kablene eller lederne for overføring av strømmer fra det bevegelige parti ved hjelp av holdere 8 hvormed de har en

myk forbindelse.

Børsteholderne såsom 8 er mekanisk festet til en isolerende del 9 som tillater deres befestigelse på den ytre kapsling 4 som antas å være bevegelig.

Det skal bemerkes i foreliggende skjematiske beskrivelse at ringene såsom 5 er adskilt fra hverandre ved isolerende skillevegger såsom 10 som har til oppgave å øke den isolerende avstand mellom dem for å avhjelpe til en viss grad de ulemper man møter i praksis.

Disse ulemper skriver seg hovedsakelig fra det faktum at etter en viss tids funksjon konstaterer man tilstedeværelsen av avsetninger fra avslipning og ledende som skriver seg fra normal slitasje av de dreibare kontakter, hvilket kombine-res med den innvendige kondens som fremkommer ved at kapslingen "puster" som funksjon av temperaturvariasjoner. Det kan passe å tilføye den farlige innvirkning av en innføring av ledende væsker (f.eks. sjøvann) eller oljede legemer innført ved hjelp av smøremidler i de roterende organer. Disse avsetninger eller forekommende drypp hovedsakelig langs den bane som er antydet med pilene f, vil bli liggende i det inneluk-kede parti i det sirkulære rom i ringen og bevirke de oven-nevnte ulemper.

Til tross for alle de forholdsregler som har vært tatt for å bedre tilstanden av overflaten for å redusere slitasjen og øke tettheten, er det meget vanskelig å undertrykke disse forstyrrelser og samtidig beholde undertrykk i den innvendige atmosfære, en komplisert og kostbar løsning som ikke helt vil eliminere dem.

Fig. 2 viser skjematisk den vanlige innretning av kollektorer av ringtypen, hvilke som i foregående tilfelle omfatter en indre kapsling bestående av et rørformet hus 11 og en bunnplate 12, idet denne indre kapsling tillater fri gjennomgang for et sylindrisk volum 13 og som antas ubevegelig.

Den ytre kapsling 14 er antatt å være dreibar i forhold til den indre kapsling og forbindelsen mellom det ubevegelige parti og det bevegelige parti er opprettet ved hjelp av ledende ringer såsom 15, montert på isolerende holdere 16, mot hvilke.støtter seg kontakter såsom 17 og 18 ubevegelig festet til den isolerende del 19 fast forbundet med det dreiende parti.

Det skal bemerkes at denne anbringelse av kontaktene over og under ringene skriver seg fra nødvendigheten av å ta hensyn til akselerasjoner i vertikal retning.

Det som hittil har vært nevnt som ulemper på grunn av anbringelsen på innvendige overflater, gjelder tilsynelatende foreliggende anordning. Det vil bemerkes at for dette formål er problemene med slitasjen fremfor alt viktige for de øvre kontakter såsom 17 på grunn av at avsetningene"fortrinnsvis blir liggende på det øvre parti av de horisontale flater.

For forståelse av anordningen ved dreiende kollektorer foreslått ifølge foreliggende oppfinnelse vises til fig. 3 som gir en skjematisk fremstilling i oppriss og i snitt.

Som i den foregående beskrivelse omfatter kollektoren en indre kapsling 21 og en ytre kapsling 22 som dreier seg i forhold til den første. De elektriske forbindelser mellom det ubevegelige parti og det bevegelige parti er fremstilt ved hjelp av ledende bånd såsom 24 og 25 som er innfelt i sirkulære spor for anbringelse opprettet i det nedre parti av en isolerende plate 26. Mot disse bånd støtter seg kontakter såsom 27 og 28 montert på isolerende holdere såsom 29 fast forbundet med det bevegelige parti.

Det vil bemerkes at for et annet bånd såsom 25 er de bevegelige kontakter 30 og 31 montert på en holder 32 i en avstand fra holderen 29 for den nærliggende ring.

Endelig er det mellom en øvre etasje som beskrevet ovenfor og en identisk etasje som befinner seg under, innskutt en deflektor 33 som ikke bærer noen som helst nakne elektriske deler og som har til oppgave å beskytte den nedre etasje mot avsetninger som kan komme ovenfra. Fig. 4-10 viser som rene eksempler uten begrensning og rent skjematisk utførelser som vil bevirke bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse og til å se de praktiske mulig-heter for utførelsen. Fig. 4 gir et utrullet riss<v>av et kollektorbånd som omfatter selve båndet 41, på hvilket ved hver ende er slagloddet labber 42 med samme tykkelse som båndet, mellom hvilke likeledes er slagloddet andre labber såsom 43, idet de nevnte labber tjener til befestigelsen og den elektriske forbindelse av båndet som det skal forklares nærmere. Fig. 5 viser det samme bånd i sirkulær form slik det befinner seg etter monteringen i sporene i båndets bæreplate. Fig. 6 er et riss delvis i snitt av en sammensetning av en platekollektor og kontakter. Den sirkulære isolerende plate 51 er festet med skruer såsom 52 til en rørformet bærer 53 som forutsettes ubevegelig. Denne plate bærer på sitt nedre parti 58 sirkulære spor, hvori kan innfelles kollektorbåndene 54 - 57 og mellom disse spor befinner seg vertikale skillevegger såsom 59 bestemt for å forlenge de isolerende linjer mellom ringene og lede mot bunnen avsetningene og kon-densen.

For det samme formål kan være anbragt deflektorer som er isolerende, såsom 72 på tegningen mellom de forskjellige etasjer i kollektoren. For å gi eksempler på befestigelsen og forbindelsen av disse kollektorringer kan man se på denne figur at båndet 54 er fastholdt av elastiske ledende plugger såsom 60 som omfatter et opprullet parti 61, hvori lederen 62 er sveiset fast. En annen mulighet er gitt i forbindelse med båndet.56, hvor labbene bærer gjengeboringer hvori kan skrus fast gjengede stenger såsom 63, på hvis hoder er skrudd fast kauser 64 som opptar en leder 65. Hele utstyret av forbindelser foretatt ved det øvre parti av platen er blokert og

•beskyttet ved hjelp av en compound-masse 66.

Det vil bemerkes at båndene 54 og 56 får dobbelte kontakter 66, 67 og 68, 69 som støtter seg mot de vertikale side-flater av nevnte bånd. Denne anordning har til formål å sikre et godt hold mot vibrasjoner i en retning vinkelrett på aksen XY. På den annen side, hvis disse kontakter for å forenkle beskrivelsen er vist i snittplanet, er de med fordel svakt forskutt på hver side av dette som det skal forklares senere.

Disse kontakter 66 - 69 er anbragt på en isolerende holder 70 festet på et rørformet legeme 71 som dreier seg i forhold til legemet 53 om den samme vertikale akse XY.

Kontaktene som støtter seg mot båndet 55 og 57, er festet på andre isolerende holdere i likhet med 70, for å øke isoleringsavstanden mellom to på hverandre følgende kontakter, såsom 67 og 68 anbragt på samme holder.

Fig. 7 tillater en bedre forståelse av årsakene til en anbringelse av kontaktene på den måte som er antydet ovenfor ved å tenke seg at aksen AB tilsvarer snittplanet på den foregående figur og ved å beholde de samme henvisningstall for båndene.

Hvis man f.eks. anbringer det innerste bånd 54 og det mellomliggende bånd 56 slik at for hvert av disse bånd slut-tes deres to ender i det parti som er.betegnet m, n ser man at som følge av deres vinkelforskyvning, når en av kontaktene såsom 66 passerer forbindelsesstedet, vil den annen kontakt, såsom 67,være åpen. Hvis på den annen side en annen kontakt-holder tilsvarende de to bånd er anbragt i partiet p, q sym-metrisk, vil de elektriske forbindelser være sikret for hvert bånd ved hjelp av minst tre kontakter.

Hvis så tilslutt kontaktholderne for kollektorbåndene 55 og 57 er anbragt i partiene r, s og t, u på aksen CD ser man at som følge av deres avstand vil det være lett å sikre en god isolering innbyrdes.

De anvendte kontakter kan være av enhver kjent type og f.eks. av en metallegering eller et# karbometallisk materiale og festet på elastiske fingre eller egnede holdere fremstilt etter kjente metoder avhengig av arten av de strømmer som skal overføres og de spesielle påtrykte oppgaver som skal løses.

Som et rent eksempel viser fig. 8 en utførelse som gjør det mulig å lette montering og demontering av kontakter. Man ser på denne figur at den isolerende plate 80 bærer båndet 81 anbragt i det sirkulære spor betegnet 82, hvilket bånd er festet i sporet ved hjelp av elastiske nagler 83 som går gjen-nom en åpning i labben 84, hvilken nagle dessuten tjener til strømtilførsel. På det parti 85 av båndet som er fritt under sporet i platen, støtter kontaktene 86 og 87 seg på den ene side og 88 og 89 på den annen side. Disse kontakter er festet på elastiske fingre eller plater som holdes av de isolerende holdere 90 og 91 som kan dreie seg om akser 0, 0' vinkelrett på tegningens plan.

Det vil forstås at kontaktene kan frigjøres for demontering ved å dreie holderne i retningen f eller f' og bringes i inngrep ved motsatt manøvrering.

Det vil på den annen side bemerkes at idet holderne er mekanisk festet på en del 92 som er bevegelig i forhold til platen 80, er kontaktene festet ved 90 eller 91 anbragt i motsatt retning slik at der ikke skal oppstå noen gnisnings-fenomen for de'to sett kontakter uansett dreieretningen.

Foreliggende oppfinnelse angår likeledes for å lette monteringen eller demonteringen av kollektoren at platen eller platene x som bærer båndene, kan foretas i ett stykke eller i flere og at av samme årsaker kan et kollektorbånd være delt i to eller flere partier anbragt med endene mot hverandre. I dette tilfelle vil kontaktene være anbragt fagmes-sig for å sikre en god elektrisk forbindelse.

Det er likeledes anordnet at platene og andre isolerende deler kan være fremstilt ved hjelp av hvilke som helst kjente midler av egnede materialer og at elektriske eller mekaniske deler kan være direkte innleiret, f.eks. ved støp-ning.

Fig. 9 og 10 viser eksempler på alminnelige mulige anordninger av kollektorene ifølge foreliggende oppfinnelse.

Ifølge fig. 9 omfatter kollektoren en ytre kapsling

100 med sylindrisk form og dreiebevegelig om den vertikale akse XYbg dreibar i forhold til en sirkulær indre kapsling 101, idet de to kapslinger danner et ringformet rom og lar det stå igjen en fri sylindrisk gjennomgang 103 i deres senter.

Båndenes bæreplater er festet på den rørformede del

104 fast forbundet mekanisk med kapslingen 101. Kontaktholderne er festet på den rørformede del 105 som er dreiebevegelig i forhold til kapslingen 101 og kan være ført med av kapslingen 100 når man fester den til denne ved hjelp av en drivende finger 106. Man ser at med en slik anordning kan hele det indre elektriske utstyr lett settes sammen på kapslingen 101, idet det således dannede utstyr deretter dekkes av den ytre kapsling 100, hvormed de elektriske forbindelser opprettes ved hjelp av myke ledere eller kabler. For å lette monteringen og demonteringen av de indre elementer har delen 105 store åpninger såsom 107 og de mellomliggende partier såsom 108 tjener til å feste kontaktholderne.

Ifølge den på fig. 10 skjematisk viste anordning er denne lignende, men alt det elektriske utstyr er anbragt på lokket 110 som lukker den øvre del av beholderen 111. Platene er festet på den rørformede holder 112 som er fast for bundet med lokket 110 og kontaktholderne på den rørformede del 113 båret av en rulleskinne 114, hvilken del kan være dreibart festet til beholderen 111 ved hjelp av en finger 115.

En slik anordning er særlig anvendelig i tilfelle av eksplosjonssikre kollektorer eller sogar kollektorer fylt med isolerende væske.

Ut fra de skjematiske beskrivelser gitt ovenfor som rene eksempler uten begrensing vil man forstå at en kollektor ifølge foreliggende oppfinnelse skiller seg fra de kjente ved følgende hovedpunkter: Et første punkt består i det faktum at kollektorflåtene er dannet av metalliske bånd med sirkulær form og innfelt i spor som befinner seg under en isolerende plate slik at deres kontaktflater blir vertikale. Dette fører til at fremmedlegemer som tilfeldig innføres eller kommer fra innvendig slitasje av de bevegelige deler, vil ha liten tendens til å avsette seg og befinne seg i kontaktbanen.

Et annet punkt kommer av det faktum at de bevegelige kontakter på to tilstøtende bånd er anbragt på forskjellige holdere hvilket gjør det mulig å øke avstanden mellom kontakter som er anbragt på en og samme isolerende holder og å gi denne en mer hensiktsmessig form for å forlenge isolasjons-linjen og unngå tilstedeværelsen av skadelige avsetninger.

Et tredje punkt består i besparelsen av metall som en følge av at man anvender bånd som ledende flater, fremfor alt overfor kollektorer av typen med ringer. Da disse bånd på den annen side er lettere å anskaffe enn folier eller rør med stor diameter fremfor en utmerket overflatetilstand. For kollektorer med stor diameter bemerkes også at det er lettere elektrolytisk å beskytte bånd med stor lengde enn deler med stor overflate.

En annen betydelig forskjell mellom foreliggende oppfinnelse og de kjente løsninger består i det faktum at monteringen av en kollektor ikke lenger består i en stabling av lukkede deler, hvilket medfører en betydelig økning av de mekaniske toleranser, men i anbringelsen på plass av åpne deler i mekanisk klart bestemte rom.

Man skal til slutt betrakte problemet med eventuell reparasjon når det dreier seg om en kollektor av klassisk type, hvis sentrale gjennomgang er opptatt av vanskelig de-monterbare organer. Når f.eks. som følge av en utvendig kort-slutning ringene eller kransene i en slik kollektor er ska-det, vil deres utskifting nødvendiggjøre en demontering av hele installasjonen, mens med en kollektor med bånd er det tilstrekkelig vertikalt å adskille de to kapslinger og åpne de ødelagte bånd for å kunne ta dem ut og erstatte dem.

Claims (4)

1. Roterende elektrisk kollektor beregnet på funksjon om en hovedsakelig vertikal akse for overføring av elektriske strømmer mellom en ubevegelig og en bevegelig del, idet hver elektrisk overgang er opprettet ved hjelp av flere kontakter som støtter seg på et kollektorbånd, idet disse forbindelses-innretninger kan være beskyttet av elektriske skjermer eller anbragt i flere høyder, hvorved alle de elektriske deler er anbragt i en tett kapsling som er ildsikker, satt under trykk eller utstyrt med en isolerende væske, karakterisert ved at kollektorbåndene utført med sirkulær form befinner seg under en isolerende plate, idet deres kant er parallell med kollektorens akse.

2. Kollektor ifølge krav 1 , karakterisert ved at kontaktene som tilsvarer de tilstøtende elektriske gjennomganger, er anbragt på forskjellige elektriske holdere for å øke de isolerende baner.

3. kollektor ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at kollektorbåndene og de isolerende plater som bærer dem, er delt i flere partier for å lette deres montering og demontering.

4. Kollektor ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at båndenes bæreplater er festet på en sylindrisk del fast forbundet med dekslet på en beholder, hvilket deksel er dreiebevegelig i forhold til denne og at kontaktholderne er festet på en rørformet del mekanisk forbundet med dekslet i vertikal retning, men dreiebevegelig i forhold til denne, idet deres mekaniske forbindelse med beholderen er sikret ved hjelp av en sperrefinger og deres elektriske forbindelse ved hjelp av myke kabler eller ledere.