TWI600257B - 電流分流器環 - Google Patents

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TWI600257B
TWI600257B TW102121595A TW102121595A TWI600257B TW I600257 B TWI600257 B TW I600257B TW 102121595 A TW102121595 A TW 102121595A TW 102121595 A TW102121595 A TW 102121595A TW I600257 B TWI600257 B TW I600257B
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尼文Ｆ 賀利
懷特Ａ 維卡斯
羅伯特Ａ 唐杰諾
大衛Ｃ 歐洛斯基
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英普羅密封有限責任公司
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Description

電流分流器環 相關申請案之交叉參考
本申請案係2012年12月10日提出申請之美國專利申請案第13/710,231號之一部分接續申請案且主張其優先權，美國專利申請案第13/710,231號主張2011年12月8日提出申請之美國專利申請案第61/568,265號之優先權且係2011年4月18日提出申請之美國專利申請案第13/089,017號之一部分接續申請案且亦主張其優先權，美國專利申請案第13/089,017號係2010年4月9日提出申請之美國專利申請案第12/757,040號(現在已放棄)之一部分接續申請案且主張其優先權，美國專利申請案第12/757,040號主張2009年4月9日提出申請之美國專利申請案第61/167,928號及2009年6約19日提出申請之美國專利申請案第61/218,912號之優先權且亦主張2009年3月10日提出申請之美國專利申請案第12/401,331號(現在已放棄)之優先權且係其一部分接續申請案，美國專利申請案第12/401,331號係2006年3月17日提出申請之美國專利第11/378,208號(現在為2009年4月21日頒佈之美國專利第7,521,827號)之一接續申請案且主張其優先權，美國專利第11/378,208號主張2005年6月25日提出申請之臨時美國專利申請案第60/693,548號之優先權，且本申請案亦主張2012年6月18日提出申請之臨時美國專利申請案第61/661,084號及2013年3月13日提出申請之臨時美國專利申請案第61/780,403號之優先權，所有該等申請案皆以其全文引用之方式併入本文中。
本發明係關於一種電荷耗散器件，且更特定而言，係關於一種用於將靜電電荷引導至接地之電流分流器環TM，該靜電電荷係經由使用旋轉設備而形成。
關於由聯邦政府發起之研究或開發之聲明
無聯邦基金用於開發或形成本專利申請案中所揭示及所闡述之本發明。
依據37 C.F.R.§1.171(d)而授權
此專利文獻之揭示內容之一部分可含有經受版權及商標保護之材料。如同美國專利與商標局專利檔案或記錄中顯現的一樣，版權所有者不反對任何人對本專利文獻或本專利揭示內容進行拓製，但另外保留所有版權。CDR及電流分流器環係受讓人(Inpro/Seal LLC)之專用商標。
由於極端設備工作循環、服務因數之減小、設計及大部分處理廠中備用旋轉設備之缺乏而難以獲得旋轉設備(特別係電動馬達)之適當維護。對於電動馬達、機床主軸、濕端造紙機輥、鋁滾軋機、蒸汽驟冷幫浦及利用影響潤滑之極端污染之其他設備而言尤其如此。
已利用各種形式之軸件密封器件來嘗試保護軸承環境之完整性。此等器件包含橡膠唇式密封、空隙迷宮密封及引力磁性密封。唇式密封或其他接觸軸件密封通常快速磨損至一損壞狀態且亦被認為甚至在損壞已使轉子與定子之間的界面曝露於密封之徑向端頭處之污染物或潤滑劑之前准許過多量之濕氣及其他污染物遷移至操作設備之儲油器中。如適用於使用可變頻率驅動(VFD)之電馬達之軸承損壞與破壞問題由於連接至受VFD控制之馬達之電控制之同一性質而被加重。
通常VFD之使用導致
VFD藉由將正弦線交流(AC)電壓轉換成直流(DC)電壓、接著轉換回成可變頻率之一脈衝寬度調變(PWM)AC電壓來調節一馬達之速度。此等脈衝之切換頻率介於自1kHz最高至20kHz之範圍內且稱為「載波頻率」。電壓改變與時間改變之比率(△V/△T)形成已闡述之馬達定子與轉子之間的一寄生電容，該寄生電容誘發轉子軸件上之一電壓。若軸件上所誘發之電壓(其稱為「共模電壓」或「軸件電壓」)累積至一足夠位準，則其可經由軸承放電至接地。經由馬達軸承以此方式設法到達接地之電流通常稱為「軸承電流」。
存在諸多軸承電流緣由，包含VFD中之電壓脈衝過沖、馬達之磁性電路之不對稱、供電不平衡及瞬變條件以及其他緣由。此等條件中之任一者可獨立或同時出現以自馬達軸件形成軸承電流。
軸件電壓在轉子上積累直至其超過馬達軸承潤滑劑之介電容量為止，此時電壓經由軸承以一短脈衝放電至接地。在放電之後，電壓再次在軸件上累積且循環本身重複。此隨機且頻繁放電具有一放電加工(EDM)效應，其導致軸承之滾動元件及滾道之點蝕。最初，此等放電對表面形成一「磨砂」或「噴砂」效應。隨著時間之過去，此惡化導致軸承座圈中之一槽式圖案(稱為「溝蝕」)，此係軸承已受到持續嚴重破壞之一指示。最後，該惡化將導致完全軸承損壞。
先前技術教示眾多緩解破壞軸件電壓緣由之方法，包含使用一屏蔽電纜、使軸件接地、使用絕緣軸承及裝設一法拉第(Faraday)屏蔽。舉例而言，美國專利第7,193,836號揭示用於控制軸件電流之器件，該等器件經設計以在存在一電場時誘發離子化。
大部分外部應用增加成本、複雜性及向外部環境因素之曝露。絕緣軸承藉由消除用於電流流動之經由軸承來接地之路徑而提供一內部解決方案。然而，裝設絕緣軸承不消除軸件電壓，該軸件電壓將繼續找到通往接地之最低阻抗路徑。因此，若該阻抗路徑穿過驅動負 載，則絕緣軸承無效。因此，先前技術不教示用以使軸件電壓有效接地且避免對軸承進行導致過早軸承損壞之放電加工之一內部低磨損方法或裝置。
電流分流器環之一目的係揭示且主張一種用於將所累積軸承電流傳導並傳輸且引導至接地之旋轉設備之裝置。如本文中所揭示且所主張之軸承隔離器之另一目的係促進將一電流分流器環放置於軸承隔離器之定子內。可將導電段定位於電流分流器環內。可由金屬或非金屬固體構造此等導電段，對其進行加工或模製。儘管可選擇與操作條件及冶金相容之任何類型之材料，但青銅、金、碳或鋁由於經增加之導電率、強度、抗腐蝕性及耐磨性而被認為係較佳材料。
已發現，具有由青銅製造之一轉子及定子之一軸承隔離器具有經改良之電荷耗散品質。較佳青銅冶金係符合規格932(亦稱為932000或「軸承青銅」)。對於軸承及軸承隔離器而言此青銅係較佳的，此乃因其具有優良之負載容量及抗摩品質。此軸承青銅合金亦具有良好之加工特性且抵抗諸多化學品。認為規定之青銅提供由於所選擇材料之相對低電阻率(85.9ohms-cmil/ft @ 68F或14.29microhm-cm @ 20C)及高導電率(12% IACS @ 68F或0.07MegaSiemens/cm @ 20C)而比得上普遍存在之避雷針之經增加之軸件電壓收集性質。
電流分流器環及軸承隔離器之另一目的係改良來自由通常安裝在馬達殼體外部之軸件電刷所展現之彼等特性之電荷耗散特性。對軸承隔離器與固定地安裝於軸承隔離器內之一同心電流分流器環之一組合之先前測試已展示軸件電壓之實質降低及伴隨之靜電放電加工。如先前技術所教示，電流分流器環與軸承隔離器之間的直接安置改良經由組合有一導電部件之一簡單殼體至接地之傳導。熟習此項技術者應理解，正常情況下，此改良需要待接地之電動馬達底座。
因此，電流分流器環及軸承隔離器之一目的係揭示且主張一種用於旋轉設備之電動馬達，其具有保持潤滑劑、防止污染且將軸承電流傳導並傳輸至接地之一軸承隔離器。
電流分流器環及軸承隔離器之另一目的係提供一種用於旋轉設備之軸承隔離器，其保持潤滑劑、防止污染且傳導靜電放電(軸件電壓)以改良軸承操作壽命。
電流分流器環之另一目的係提供一種用以將電荷自一軸件引導至一馬達殼體且防止電荷經由軸承傳遞至接地之有效裝置。
在閱讀以下詳細說明之後且在參考圖式之後，電流分流器環及軸承隔離器之其他目的、優點及實施例將旋即變得顯而易見。
10‧‧‧軸承隔離器
12‧‧‧軸承
14‧‧‧軸件
16‧‧‧設備殼體
17‧‧‧密封部件
18‧‧‧O形環
20‧‧‧定子
22‧‧‧定子主體
23‧‧‧定子徑向外部表面
24‧‧‧接納器槽
26‧‧‧定子軸向突出部
28‧‧‧定子徑向突出部
29‧‧‧定子軸向槽
30‧‧‧轉子
32‧‧‧轉子主體
33‧‧‧轉子軸向外部表面
34a‧‧‧第一軸向界面間隙
34b‧‧‧第一徑向界面間隙
36‧‧‧轉子軸向突出部
38‧‧‧轉子徑向突出部
39‧‧‧轉子軸向槽
40‧‧‧電流分流器環TM(CDR®)
41‧‧‧電流分流器環主體
42‧‧‧環形通道
43‧‧‧第一壁
44‧‧‧第二壁
45‧‧‧電流分流器環徑向外部表面
46‧‧‧導電段
48‧‧‧電流分流器環主孔隙
50‧‧‧內主體
52‧‧‧徑向通道
52a‧‧‧止擋
54‧‧‧安裝孔隙
56‧‧‧隆脊(鎖定)
58‧‧‧內主體主孔隙
60‧‧‧外主體
62‧‧‧底座
64‧‧‧環形槽
65a‧‧‧第一環形肩
65b‧‧‧第二環形肩
66‧‧‧徑向突出部
68‧‧‧外主體主孔隙
70‧‧‧搭接片
72‧‧‧緊固件
80‧‧‧徑向電流分流器環
80a‧‧‧弧形電流分流器環
81‧‧‧弧形斷流器
82‧‧‧徑向通道
83‧‧‧徑向通道架
85a‧‧‧徑向外部表面
85b‧‧‧徑向內部表面
86‧‧‧導電總成
86a‧‧‧接合件
86b‧‧‧觸點部分
87‧‧‧插塞
88‧‧‧主孔隙
100‧‧‧多環電流分流器環
110‧‧‧保持器
111‧‧‧保持器底座
112a‧‧‧第一環形槽
112b‧‧‧第二環形槽
112c‧‧‧第三環形槽
112d‧‧‧第四環形槽
113‧‧‧搭扣槽
114‧‧‧保持器壁
115‧‧‧保持器徑向外部表面
116‧‧‧導電段
118‧‧‧保持器主孔隙
120‧‧‧環
122‧‧‧徑向通道
122a‧‧‧止擋
125‧‧‧環徑向外部表面
126‧‧‧隆脊
127a‧‧‧內部軸向表面
127b‧‧‧外部軸向表面
128‧‧‧環主孔隙
130‧‧‧分裂環段
132‧‧‧孔隙
140‧‧‧背襯環
141‧‧‧對準銷
142‧‧‧對準銷接納器
143‧‧‧緊固件鏜孔
144‧‧‧緊固件接納器
145‧‧‧O形環通道
146‧‧‧孔隙
148‧‧‧背襯環緊固件
160‧‧‧可調適電流分流器環
161‧‧‧狹槽
162‧‧‧徑向通道
163‧‧‧徑向通道架
164‧‧‧凹入部
165a‧‧‧徑向外部表面
165b‧‧‧徑向內部表面
166‧‧‧斷流器
168‧‧‧主孔隙
200’‧‧‧智慧型電流分流器環
210’‧‧‧電源
212’‧‧‧指示器
213’‧‧‧開關
214’‧‧‧指示器導電總成
214a’‧‧‧指示器接合件
214b’‧‧‧指示器觸點部分
216’‧‧‧次級導電總成
216a’‧‧‧次級接合件
216b’‧‧‧次級觸點部分
200‧‧‧捕獲式電流分流器環
202‧‧‧防爆電流分流器環
204‧‧‧套管
204a‧‧‧套管槽
205‧‧‧緊固件
206‧‧‧緊固件接收器
207‧‧‧軸件
209‧‧‧O形環
210‧‧‧主體
211‧‧‧安裝凸緣
212‧‧‧底座
213‧‧‧蓋界面表面
214‧‧‧主體壁
215a‧‧‧徑向外部表面
215b‧‧‧徑向內部表面
216‧‧‧滑動槽
217‧‧‧滑動件
218‧‧‧主體主孔隙
219‧‧‧接收器
220‧‧‧轉子主體
221‧‧‧凸緣
222‧‧‧底座
223‧‧‧保持室
224‧‧‧驅動環槽
226‧‧‧鎖定通道
228‧‧‧轉子主體主孔隙
230‧‧‧轉子環
232‧‧‧徑向通道
232a‧‧‧止擋
233‧‧‧轉子環凸緣
234‧‧‧段槽
235‧‧‧環徑向外部表面
236‧‧‧隆脊
237a‧‧‧內部軸向表面
237b‧‧‧外部軸向表面
238‧‧‧轉子環主孔隙
239‧‧‧驅動環
240‧‧‧蓋
246‧‧‧滑動槽
247a‧‧‧蓋內部軸向表面
247b‧‧‧蓋外部軸向表面
248‧‧‧蓋主孔隙
249‧‧‧孔隙
250‧‧‧定子
251a‧‧‧定子徑向外部表面
251b‧‧‧定子徑向內部表面
252‧‧‧徑向鏜孔
253‧‧‧定子槽
254‧‧‧軸向突出部
255‧‧‧徑向突出部
256‧‧‧界面通道
257‧‧‧插塞
258‧‧‧緊固件通道
259‧‧‧導電總成
260‧‧‧轉子
261a‧‧‧轉子徑向外部表面
261b‧‧‧轉子徑向內部表面
263‧‧‧轉子槽
264‧‧‧轉子軸向突出部
265‧‧‧轉子徑向突出部
266‧‧‧O形環通道
270‧‧‧蓋
271a‧‧‧蓋軸向內部表面
271b‧‧‧蓋軸向外部表面
272‧‧‧蓋凸緣
273‧‧‧蓋槽
274‧‧‧蓋軸向突出部
275‧‧‧蓋徑向突出部
276‧‧‧蓋主體
276a‧‧‧主體徑向鏜孔
278‧‧‧蓋緊固件通道
為將易於理解本發明之優點，將參考在附圖中所圖解說明之特定實施例呈現對上文所簡要闡述之本發明之一更特定說明。在理解此等圖式僅描繪本發明之典型實施例且因此不被視為限制本發明之範疇後，將經由使用附圖以額外特性及細節來闡述及闡釋本發明。
圖1係電流分流器環可與其一起使用之一電動馬達之一項實施例之一透視圖。
圖2係其中定子之一部分製作為一電流分流器環之一軸承隔離器之一透視剖面圖。
圖3係經組態以在軸承隔離器之定子部分內接受一電流分流器環之一軸承隔離器之一剖面圖。
圖4係電流分流器環之第一實施例之一透視圖。
圖5係電流分流器環之第一實施例之一軸向視圖。
圖6係電流分流器環之第一實施例之一剖面圖。
圖7係電流分流器環之一第二實施例之一透視分解圖。
圖8A係經組裝之電流分流器環之一第二實施例之一透視圖。
圖8B係藉助安裝夾片組裝之電流分流器環之一第二實施例之一透視圖。
圖9係用於與電流分流器環之第二實施例一起使用之一內主體之一項實施例之一詳細透視圖。
圖10A係用於與電流分流器環之第二實施例一起使用之一內主體之一項實施例之一軸向視圖。
圖10B係用於與電流分流器環之第二實施例一起使用之一內主體之一項實施例之一剖面圖。
圖11係用於與電流分流器環之其中將導電纖維定位於其中之第二實施例一起使用之一內主體之一項實施例之一剖面圖。
圖12係用於與電流分流器環之第二實施例一起使用之一外主體之一項實施例之一詳細透視圖。
圖13A係用於與電流分流器環之第二實施例一起使用之一外主體之一項實施例之一軸向視圖。
圖13B係用於與電流分流器環之第二實施例一起使用之一外主體之一項實施例之一剖面圖。
圖14A係經組裝之電流分流器環之第二實施例之一軸向視圖。
圖14B係經組裝之電流分流器環之第二實施例之一剖面圖。
圖15A係CDR之一第三實施例之一透視圖。
圖15B係CDR之第三實施例之一軸向剖面圖。
圖15C係可與CDR之特定實施例一起使用之一導電總成之一項實施例之一透視圖。
圖16A係CDR之一第四實施例之一透視圖。
圖16B係CDR之第四實施例之一透視分解圖。
圖16C係CDR之第四實施例之一軸向剖面圖。
圖16D係CDR之第四實施例之另一剖面圖。
圖17A係具有一分裂設計之CDR之一第五實施例之一透視圖。
圖17B係CDR之第五實施例之一透視分解圖。
圖17C係CDR之第五實施例之一軸向剖面圖。
圖17D係CDR之第五實施例之一詳細剖面圖。
圖18A係一可調適CDR之一項實施例之一透視圖。
圖18B係一可調適CDR之一項實施例之一軸向剖面圖。
圖19A係一弧形CDR之一項實施例之一透視圖。
圖19B係圖19A中所展示之一弧形CDR之實施例之一軸向剖面圖。
圖19C係圖19A及圖19B中所展示之一弧形CDR之實施例之一軸向前視圖。
圖20A係一弧形CDR之一第二實施例之一透視圖。
圖20B係圖20A中所展示之一弧形CDR之實施例之一軸向剖面圖。
圖20C係圖20A及圖20B中所展示之一弧形CDR之實施例之一軸向前視圖。
圖21A係一智慧型CDR之一項實施例之一簡化示意圖。
圖21B係圖21A中所展示之一智慧型CDR之實施例之組件中之某些組件之一詳細視圖。
圖21C係一智慧型CDR之一項無線實施例可如何經組態之一示意圖。
圖22A係使用一捕獲式轉子設計及一敞開面之CDR之一實施例之一分解圖。
圖22B係圖22A中所展示之經組裝之捕獲式CDR之一透視圖。
圖22C係圖22A及圖22B中所展示之捕獲式CDR之一軸向剖面圖。
圖22D係類似於圖22A至圖22C中所展示之彼捕獲式CDR但具有 一閉合面之一捕獲式CDR之另一實施例之一軸向剖面圖。
圖23A係其中導電段之遠端背離軸件之一捕獲式CDR之另一實施例之一分解圖。
圖23B係圖23A中所展示之一捕獲式CDR之實施例之一正視圖。
圖23C係圖23A及圖23B中所展示之捕獲式CDR之一軸向剖面圖。
圖23D係其中為清晰起見移除蓋之圖23A至圖23C中所展示之一捕獲式CDR之實施例之一正視圖。
圖23E係可與圖23A至圖23D中所展示之捕獲式CDR之實施例一起使用之一轉子之一項實施例之一正視圖。
圖24A係一防爆CDR之一第一實施例之一透視圖。
圖24B係其中為清晰起見移除定子之圖24A中所展示之一防爆CDR之實施例之一透視圖。
圖24C係圖24A及圖24B中所展示之一防爆CDR之實施例之一分解透視圖。
圖24D係圖24A至圖24C中所展示之一防爆CDR之實施例之一軸向剖面圖。
圖24E係圖24A至圖24D中所展示之一防爆CDR之實施例之另一軸向剖面圖，其中蓋與定子彼此軸向間隔開且為清晰起見已移除軸件及套管。
圖25A係一防爆CDR之另一實施例之一軸向前視圖。
圖25B係沿線H-H之圖25A中所展示之防爆CDR之一軸向剖面圖。
圖26A係一防爆CDR之另一實施例之一軸向前視圖。
圖26B係沿線F-F之圖26A中所展示之防爆CDR之一軸向剖面圖。
圖27A係一防爆CDR之另一實施例之一軸向前視圖。
圖27B係沿線F-F之圖27A中所展示之防爆CDR之一軸向剖面圖。
圖28A係一防爆CDR之另一實施例之一軸向前視圖。
圖28B係沿線J-J之圖28A中所展示之防爆CDR之一軸向剖面圖。
圖29A係一防爆CDR之另一實施例之一軸向前視圖。
圖29B係沿線J-J之圖29A中所展示之防爆CDR之一軸向剖面圖。
在詳細闡釋本發明之各種實施例之前，應理解，本發明在以下說明中所陳述或在圖式中所圖解說明之構造細節及組件配置之應用上不受限制。本發明可具有其他實施例且以各種方式來實踐或實施。此外，應理解，本文中在提及器件或元件定向時所使用之措辭及術語(諸如，舉例而言，如同「前面」、「背面」、「上面」、「下面」、「頂部」、「底部」及諸如此類之術語)僅用於簡化對本發明之說明，且並不僅指示或暗示所提及之器件或元件必須具有一特定定向。另外，諸如「第一」、「第二」及「第三」等術語係出於說明目的而在本文中且在隨附申請專利範圍中使用且並不意欲指示或暗示相關重要性或顯著性。另外，除非另外明確陳述，否則在提及關於一軸承隔離器10之組態之一般性、方法及/或構造材料及/或其他一般特徵時，可互換地使用術語CDR 40、徑向CDR 80、多環CDR 100及可調適CDR 160。
圖1中展示CDR® 40可與其一起使用之一設備殼體16之一項實施例。CDR 40可壓入配合至設備殼體16中之一孔隙中，或其可使用如下文所詳細闡述且如圖1中所展示之搭接片70及緊固件72而固定至設備殼體16之外部。CDR 40亦可經由其他結構及/或方法(諸如化學黏合、焊接、鉚釘或適於特定應用之任何其他結構及/或方法)固定至一設備殼體16。CDR 40亦可經組態以與一軸承隔離器10嚙合，或與一軸承隔離器10整體地形成，如下文所詳細闡述。
圖2圖解說明一軸承隔離器10之一項實施例之一透視圖，軸承隔離器10經組態以經由設備殼體16將來自軸件14之電脈衝放電。如圖2 中所展示之軸承隔離器10可在設備殼體16之一個或兩個側上安裝至一可旋轉軸件14。可使用適於特定應用之任何其他方法及/或結構將軸承隔離器10凸緣安裝、壓入配合(如圖2中所展示)或附接至設備殼體16，如上文針對CDR 40所闡述。在某些實施例中，可使用固定螺絲(未展示)或其他結構及/或方法來將定子20安裝至設備殼體16或將轉子30安裝至軸件14。在本文中未繪示之另一實施例中，軸件14係靜止的且設備殼體16或將軸承隔離器10安裝至其之其他結構可旋轉。
單件式CDR及軸承隔離器之第一實施例
在另一實施例中，CDR 40及/或軸承隔離器10可經安裝以使得允許CDR 40及/或軸承隔離器10沿一或多個方向浮動。舉例而言，在一項實施例中，將軸承隔離器10之一部分定位於一外殼中。該外殼製作為其中具有主孔隙之兩個相對板，軸件14穿過該等主孔隙。該外殼之內部經製作以使得軸承隔離器10及/或CDR 40在外殼之內部上定位於一截平圓形(亦即，丸狀)凹入部內。軸承隔離器10及/或CDR 40與外殼之間的接觸點可用一低摩擦物質(諸如，附加至其之Teflon®)來形成。
圖3中展示CDR 40可與其一起使用之軸承隔離器10之一項實施例之一更詳細剖面圖。圖2及圖3中所展示之軸承隔離器10包含一定子20及一轉子30且統稱為一迷宮密封。通常，迷宮密封係熟習此項技術者所習知且包含美國專利第7,396,017、7,090,403、6,419,233、6,234,489、6,182,972及5,951,020號以及美國專利申請公開案第2007/0138748號中所揭示之彼等內容，所有該等案皆以其全文引用之方式併入本文中。
定子20可通常由下文更詳細地闡述之一定子主體22及自其延伸之各種軸向及/或徑向突出部及/或組態於其中之各種軸向及/或徑向槽構成。在圖2及圖3中所展示之實施例中，將定子20固定地安裝至一設 備殼體16，其中O形環18形成其間之一密封。
轉子30可通常由下文更詳細地闡述之一轉子主體32及自其延伸之各種軸向及/或徑向突出部及/或組態於其中之各種軸向及/或徑向槽構成。在所展示之實施例中，一個定子軸向突出部26與一轉子軸向槽39協作且一個轉子軸向突出部36與一定子軸向槽29協作以在軸承隔離器10之內部部分與外部環境之間形成一迷宮式通路。轉子30可被固定地安裝至一軸件14且可隨其旋轉。一O形環18可用於形成其間之一密封。一密封部件17可定位於定子20與轉子30之間在其間之內部界面上以有助於防止污染物自外部環境進入軸承隔離器10之內部而同時有助於將潤滑劑保持於軸承隔離器10之內部中。
在圖2及圖3中所展示之軸承隔離器10之實施例中，一個定子徑向突出部28提供定子20中之一外部槽以用於收集污染物。一第一軸向界面間隙34a可形成於一定子徑向突出部28之徑向外部表面與一轉子徑向突出部38之徑向內部表面之間。一第一徑向界面間隙34b可形成於一定子軸向突出部26之軸向外部表面與一轉子軸向槽39之軸向內部表面之間。形成有一轉子徑向突出部38之一轉子軸向突出部36可經組態以配合於一定子軸向槽29內以提供定子20與轉子30之間的另一軸向界面間隙。
在本文中所繪示之一軸承隔離器10之實施例中，一個轉子徑向突出部38(毗鄰於轉子軸向外部表面33)在徑向上延伸超過定子軸向突出部26之主要直徑。此准許轉子30涵蓋定子軸向突出部26。如全文以引用方式併入本文中之美國專利第6,419,233號中完全地闡述，此徑向延伸係本文中所展示之軸承隔離器10之一主要設計特徵。第一軸向界面間隙34a之軸向定向控制污染物進入至軸承隔離器10中。污染物之減少或消除改良軸承隔離器10、軸承12及導電段46之壽命及效能。第一軸向界面間隙34a之開口面向後端、朝向設備殼體16且避開污染物 流。通常將沿軸件14之軸且朝向設備殼體16引導污染物或冷卻流。
為促進軸件14上或毗鄰軸件14之電能之放電，軸承隔離器10可包含定位於定子20內之至少一個導電段46。定子20可經組態而具有毗鄰軸承12之一導電段保持室，在該導電段保持室中，導電段46可經定位且固定以使得導電段46與軸件14接觸。當電荷在軸件14上累積時，導電段46用以經由軸承隔離器10耗散彼等電荷且耗散至設備殼體16。該導電段保持室之特定大小及組態將取決於軸承隔離器10之應用及每一導電段46之類型及大小。因此，導電段環形通道之大小及組態決非限制性的。
將導電段保持室組態為一環形通道並非係較佳的。此組態導致尤其與執行及製造相關之困難。導電段保持室之一較佳組態係一徑向通道52，諸如針對圖7至圖14中所展示之CDR 40所闡述或如針對圖15A至圖15C中所展示之徑向CDR 80所闡述之彼等徑向通道。
在本文中所繪示之實施例中，軸承隔離器10形成有一接納器槽24。接納器槽24可製作於軸承隔離器10毗鄰軸件14之向內側上，如圖3中最佳展示。通常，接納器槽24促進將一CDR 40放置於軸承隔離器10內。然而，可將其他結構定位於接納器槽24內，此取決於軸承隔離器10之特定應用。
如所展示及所闡述，如圖2及圖3中之軸承隔離器10包含定子20與轉子30之間的複數個徑向及軸向界面通路，此起因於定子突出部26、28與轉子槽39之協作及轉自突出部36、38與定子槽29之協作。存在各種突出部及槽之無限數目個組態及/或定向，且因此定子20及/或轉子30中之各種突出部及槽之組態及/或定向決非限制性的。如本文中所揭示之軸承隔離器10可與任何組態之定子20及/或轉子30一起使用，其中定子20可經組態而具有用於保持其中之至少一個導電段46之一導電段保持室或如下文詳細地闡述之一接納器槽24。
圖4中透視性地展示一電流分流器環(CDR)40之一第一實施例，且圖5提供其一軸向視圖。CDR 40可與往往在其一部分上累積一電荷之任何旋轉設備(諸如，電馬達、變速箱、軸承或任何其他此設備)一起使用。CDR 40之第一實施例經設計以定位於一設備殼體16與自設備殼體16凸出且可相對於其旋轉之一軸件14之間。
通常，CDR 40由可固定地安裝至設備殼體16之一CDR主體41構成。在第一實施例中，一第一壁43及一第二壁44自CDR主體41延伸且界定一環形通道42。將至少一個導電段46固定地保持於環形通道42中以使得導電段46與軸件14接觸以形成自軸件14至設備殼體16之一低阻抗路徑。
圖6中展示CDR 40之第一實施例之一剖面圖。如圖6中所展示，第一壁43之軸向厚度小於第二壁44之彼軸向厚度。在第一實施例中，藉由首先將導電段46定位於環形通道42內且接著使第一壁43變形以減小第一壁43及第二壁44之遠端之間的空隙來將導電段46保持於環形通道42內。以此方式使第一壁43變形將導電段46保持於環形通道42內。取決於用於構造導電段46之材料，第一壁43之變形可壓縮導電段46之一部分以相對於軸件14進一步固定導電段46之該部分。
圖6中展示CDR徑向外部表面45之一詳細視圖。CDR徑向外部表面45可經組態而在軸向維度中具有一微小角度以使得可將CDR 40壓入配合至設備殼體16中。在第一實施例中，該角度係1度，但在本文中未繪示之其他實施例中可係更大或更小。此外，在第一實施例中，當將CDR 40裝設於一設備殼體16中時，將第一壁43定位成毗鄰軸承12。然而，在本文中未展示之其他實施例中，當將CDR 40裝設於一設備殼體16中時，可將第二壁44定位成毗鄰軸承12，在此情形中，CDR徑向外部表面45之角度將與圖6中所展示之彼角度相反。CDR主體41、環形通道42、第一壁43、第二壁44及CDR徑向外部表面45之最 佳尺寸/定向將取決於CDR 40之特定應用而變化且因此決不限制於CDR 40之範疇。
如同針對軸承隔離器10，具有組態為一環形通道之一導電段保持室之一CDR 40並非較佳的。執行及製造考量因素屬於此一組態並非較佳之原因之列。替代地，不具有一環形通道42及伴隨困難之本文中所揭示之CDR之其他實施例係較佳的。
在下文詳細闡述之CDR 40之其他實施例中，使用製作於CDR 40或設備殼體16中之安裝孔隙54、搭接片70及緊固件72來將CDR 40安裝至設備殼體16。可在不背離CDR 40之精神及範疇之情況下藉由任何方法使用適於特定應用之任何結構來將CDR 40安裝至設備殼體16。
在圖4及圖5中所展示之CDR 40之實施例中，可將三個導電段46定位於環形通道42內。導電段46之最佳數目及每一導電段46之大小及/或形狀將取決於CDR 40之應用而變化且因此決非限制性的。所有導電段46之最佳總長度及與軸件14接觸之導電段46之總表面面積將自一項應用至下一應用而變化，且因此決不限制於CDR 40或經組態而具有導電段46之一軸承隔離器10(諸如，圖2及圖3中所展示之軸承隔離器)之範疇。
在圖4至圖6中所展示之實施例中，CDR 40可經調整大小以與具有一接納器槽24之一軸承隔離器10(諸如圖2及圖3中所展示之軸承隔離器10)嚙合。如上文所闡述，圖2及圖3展示經製作以嚙合一CDR 40之一軸承隔離器10之一項實施例。接納器槽24可形成為定子20內之一凹入部，其經調整大小及成形以接受類似於圖4至圖6中所展示之CDR之一CDR 40或本文中所揭示之CDR 40之其他實施例。可將CDR 40壓入配合至接納器槽24中或可藉由可操作以將CDR 40固定地安裝至定子20之任何其他方法或結構(包含但不限於固定螺絲、焊接等)來將其 附加至定子20。當將CDR 40與定子20中之接納器槽24適當嚙合時，CDR徑向外部表面45鄰接且接觸接納器槽24之內部表面。
在使用導電段46之CDR 40或軸承隔離器10之實施例中之任一者中，導電段46可由導電且本質上潤滑之碳構造。在一項實施例中，導電段46由Chesterton製造的且指定為477-1之一碳網狀物構造。在其他實施例中，導電段46在該碳網狀物之外部上不具有塗料。當使用網狀物或編織材料來構造導電段46時，導電段46之接觸軸件14之表面通常變得破損或不平坦，此可係用以減少某些應用中之旋轉摩擦之一期望之品質。在已使軸件14相對於導電段46旋轉之後不久，導電段46之某些實施例將自軸件14之表面磨損且刮擦以使得最小化導電段46與軸件14之間的摩擦。導電段46可係纖維、固體或其他材料而不受限制。
通常，可期望確保自軸件14至設備殼體16之阻抗介於0.2歐姆至10歐姆之範圍內以確保對已累積於軸件14上之電荷之放電經由設備殼體16且通往馬達(未展示)之底座而非經由軸承12。可藉由確保軸承隔離器10與設備殼體16、軸承隔離器10與CDR 40及/或CDR 40與設備殼體16之間的配合具有一極小容限來減小自軸件14至設備殼體16之阻抗。因此，軸承隔離器10與設備殼體16、軸承隔離器10與CDR 40及/或CDR 40與設備殼體16之間的間隙越小，自軸件14至設備殼體16之阻抗越低。
在本文中未繪示之其他實施例中，可將導電細絲(未展示)附加至CDR 40或軸承隔離器10或者嵌入於附加至CDR 40或軸承隔離器10之導電段46中。此等細絲可由鋁、銅、金、碳、導電聚合物、導電彈性體或具有用於特定應用之適當導電率之任何其他導電材料構造。充分潤滑且具有充分低阻抗之任何材料皆可用於CDR 40及/或軸承隔離器10中之導電段46。
在本文中未繪示之CDR 40之另一實施例中，CDR 40被附加至軸 件14且隨其旋轉。CDR 40之第一壁43及第二壁44自軸件14延伸，且CDR主體41毗鄰軸件14。軸件14之旋轉之離心力導致導電段46及/或導電細絲在軸件14旋轉時徑向地擴展。即使油脂或其他污染物及/或潤滑劑(其增加阻抗且因此減小CDR 40將電荷自軸件14耗散至設備殼體16之能力)已收集於CDR 40與設備殼體16之間的一區域中，此擴展亦允許導電段46及/或細絲與設備殼體16接觸。
在本文中未繪示之另一實施例中，可將一導電套管(未展示)定位於軸件14上。此實施例對具有原本將導致對導電段46之過度磨損之一經磨損或不平坦表面之軸件14尤其有用。該導電套管(未展示)可由適於特定應用之任何導電材料構造，且該導電套管(未展示)亦可製作有一平滑徑向外部表面。該導電套管(未展示)將接著用以將電荷自軸件14傳導至CDR 40或一軸承隔離器10中之導電段46。可對與具有經磨損或不平坦外部表面之軸件14一起使用尤其有用之另一實施例係其中將導電細絲或導線插入至導電段46中之一實施例。此等導電細絲或導線可係犧牲性的且填充於軸件14之表面之凹陷或其他不平處中。
在本文中未繪示之另一實施例中，可將由適合導電材料製成之導電螺絲(未展示)插入至導電段46中。此外，可沿徑向方向將加彈簧負載之固體導電圓柱體定位於CDR 40及/或軸承隔離器10內以接觸軸件14之徑向外部表面。
儘管其設計簡潔，但圖4至圖6中所展示之CDR 40並非CDR 40之較佳實施例，如先前所提及。除其他考量因素以外，關於此設計之執行及製造困難指示更期望CDR 40之其他實施例。特定而言，圖7至圖14中所展示且下文詳細闡述之雙件式CDR 40及圖15A、圖15B中所展示之徑向CDR 80導致彼等實施例中之兩者優於圖4至圖6中所展示之彼CDR。
一雙件式CDR之說明性實施例
圖7至圖14中展示一CDR 40之一第二實施例。在CDR 40之第二實施例中，由於在7中展示為彼此脫離但相關之一內主體50與一外主體60之嚙合而形成CDR。CDR 40之第二實施例中之內主體50與外主體60以下文詳細闡述之一搭扣、干涉型配合彼此嚙合。
圖9中展示可係大體環形之一內主體50之一透視圖。內主體50可包含製作於內主體50之一外部面中之至少一個徑向通道52，內主體50包含一軸件14可穿過其而定位之一主孔隙58。圖9中所繪示之實施例包含三個徑向通道52，但其他實施例可具有更大或更小數目個徑向通道52，且因此，徑向通道之數目決不限制CDR 40之範疇。每一徑向通道52可在其中形成有一止擋52a以更充分地固定某些類型之導電段46。預期就由一可變形或可半變形材料製成之導電段46而言，一止擋52a將係最有利的(如圖14B中所描繪)，但一止擋52a可與由具有不同機械性質之材料構造之導電段46一起使用。如所展示之徑向通道52經組態以朝向定位於主孔隙58中之一軸件14敞開。內主體50可在其徑向外部表面上形成有一隆脊56。隆脊56可經組態以嚙合形成於外主體60中之環形槽64，如下文詳細闡述。
內主體50可在其中形成有一或多個安裝孔隙54。圖8至圖11中所展示之實施例形成有三個安裝孔隙54。安裝孔隙54可用於將CDR 40固定至如圖1中所展示之一設備殼體16或其他結構。一搭接片70或夾片可使用一緊固件72(諸如一螺絲或鉚釘)而固定至CDR 40、與一安裝孔隙54嚙合，如圖1及圖8B中所展示。安裝孔隙54之存在或不存在將主要取決於CDR 40之安裝方法。舉例而言，在圖14A及圖14B中所展示之實施例中，內主體50不包含任何安裝孔隙54。預期此等實施例對用於將被壓入配合至一設備殼體16或其他結構中之一軸承隔離器10及/或一CDR 40內將係最佳的。
圖12中展示亦可係大體環形之一外主體60之一透視圖。外主體 60可形成有一底座62，底座62具有形成於其徑向內部表面上之一環形槽64。環形槽64可由一第一環形肩65a及一第二環形肩65b來界定。一徑向突出部66可自底座62毗鄰第一肩65a及/或第二肩65b徑向向內延伸。在所繪示之實施例中，徑向突出部66定位成毗鄰第一環形肩65a且在其中包含一軸件14可穿過其而定位之一主孔隙68。
環形槽64可經組態以使得形成於內主體50中之隆脊56嚙合環形槽64以相對於外主體60實質上固定內主體50之軸向位置。如圖10B及圖14B中所展示，隆脊56可係傾斜或錐形的以使得在將內主體50強制插入於外主體60中之後，隆脊56旋即滑動超過第二環形肩65b且至環形槽64中以軸向地固定內主體50與外主體60。此後，隆脊56與環形槽64之間的嚙合抵抗內主體50與外主體60之分離或解離。在本文中未展示之其他實施例中，隆脊56並不限於一錐形組態。隆脊56及底座62亦可經組態以使得在嚙合後旋即形成一干涉配合以抵抗內主體50與外主體60之分離或解離。
如圖14A及圖14B中所展示，內主體50及外主體60可經組態以使得徑向突出部66之內部周邊具有與內主體50之內部周邊相同之直徑以使得內主體50及外主體60兩者在裝設時具有距一軸件14相同之空隙。預期在大部分應用中，CDR 40將經裝設以使得圖14A中所展示之表面在軸向上位於設備殼體16或其他結構外部。然而，若將CDR 40與一軸承隔離器10嚙合，則CDR 40可經定向以使得圖14A中所展示之表面正面向軸承隔離器10所安裝至之設備殼體16或其他結構之內部。
如圖11中所展示，導電段46可定位於每一徑向通道52中。預期徑向通道52將製作於內主體50之在組裝CDR 40時定位成毗鄰外主體60之徑向突出部66之軸向表面中，如圖14A及圖14B中所展示。此定向固定傳導段46之軸向位置。如先前所提及，與具有一環形通道42之一CDR 40相比，使用徑向通道52以用於保持導電段46之一CDR 40係較 佳的。通常，但取決於構造材料，傳導段46可經調整大小以延伸超過內主體50之較小直徑至主孔隙58中以接觸軸件14。徑向通道52經調整大小以不與內主體50之外周邊相交。此防止傳導段46接觸外主體60之環形槽64。
軸承隔離器10及CDR 40可由任何可加工金屬構造，諸如不銹鋼、青銅、鋁、金、銅及其組合或具有低阻抗之其他材料。可藉由任何其他結構或方法(諸如經由複數個搭接片70及緊固件72)來將CDR 40或軸承隔離器10凸緣安裝、壓入配合或附接至設備殼體16。
在特定應用中，可藉由消除製作於定子20及轉子30中之O形環18及其配對槽來改良軸承隔離器10之效能，如圖2及圖3中所展示。用於構造O形環18之材料(諸如橡膠及/或矽)之高阻抗性質可阻抗軸承隔離器10與設備殼體16之間的導電率，藉此降低軸承隔離器10之總電荷耗散效能。然而，若O形環18可由一低阻抗材料構造，則其可包含於CDR 40及/或軸承隔離器10之任何應用中。CDR 40、內主體50、外主體60及其各種特徵之最佳尺寸/定向將取決於CDR 40之特定應用而變化且因此決不限制於CDR 40之範疇。
單件式CDR之第二實施例
一徑向CDR 80係一CDR 40之另一實施例，其在圖15A、圖15B中展示為在其中心中具有一主孔隙88之一環形結構。如同本文中所揭示之CDR 40之其他實施例，CDR 40可經由任何結構及/或方法安裝至旋轉設備而不受限制。圖15A及圖15B中所展示之徑向CDR 80之實施例包含經由緊固件72附加至徑向CDR 80之三個搭接片70。其他緊固件72可用以將搭接片70固定至旋轉設備，藉此將徑向CDR 80固定至旋轉設備。在徑向CDR 80之其他實施例中，將徑向CDR 80之徑向外部表面85a壓入配合至旋轉設備殼體16中。然而，用於徑向CDR之安裝方法決不限制於其範疇。
本文中所展示之徑向CDR 80之實施例包含自徑向外部表面85a延伸至徑向內部表面85b之三個徑向通道82。每一徑向通道82可包含一徑向通道架83，此最佳展示於圖15B中。在所繪示之實施例中，徑向通道架83位於毗鄰徑向CDR 80之徑向內部表面85b處。
一導電總成86可經組態以牢固地配合於徑向通道82內。圖15C中詳細展示一導電總成86之一項實施例。導電總成86可包括：一接合件86a，其主要位於徑向通道82內；及一觸點部分86b，其自徑向通道82徑向向內延伸。接合件86a可形成為保持導電總成86之元件之任何結構，包含但不限於一化學黏合劑、結構蓋或繋鏈或其組合。其他類型之導電總成86可與徑向CDR 80一起使用而不受限制。
徑向CDR 80中之導電總成86可組態為可替換的。即，一旦已耗盡一導電總成86之觸點部分86b或否則應替換導電總成86，使用者即可自徑向通道82移除導電總成86且將一新導電總成86插入其中。
多環CDR之說明性實施例
圖16A至圖16D中展示一多環CDR 100之一第一實施例。一多環CDR 100之此實施例類似於上文詳細闡述且圖7至圖14B中所展示之雙件式CDR 40。多環CDR 100包含一保持器110，藉助保持器100固定至少兩個環120。保持器110可係實質上環形的，其中一保持器主孔隙118位於其中心中，保持器主孔隙118對應於每一環主孔隙128。
保持器110可在保持器底座111之徑向內部表面上形成有複數個環形槽112a、112b、112c、112d以為各種環120提供安置表面。本文中所展示之多環CDR 100之實施例包含總共四個環120及四個環形槽112。然而，其他實施例可係較大或較小數目個環120及對應環形槽112而不限制多環CDR 100之範疇。
環120可形成有類似於針對圖7至圖14中所展示之CDR 40之實施例形成於內主體50中之彼等徑向通道之複數個徑向通道122。徑向通 道122通常形成於環120之內部軸向表面127a上。一導電段116可定位於每一徑向通道122中。另外，每一徑向通道122可在其中形成有一止擋122a以較佳地保持導電段116。
一保持器壁114可自第一環形槽112a朝向保持器主孔隙118徑向向內延伸，保持器壁114類似於圖7至圖14中所展示之CDR 40實施例之外主體60之徑向突出物66。在本文中所繪示之實施例中，保持器壁114實質上垂直於保持器底座111。保持器壁114可充當如圖16C及圖16D中所展示之最內環120之一止動件。最內環120之內部軸向表面127a可鄰接保持器壁114，藉此壓縮定位於最內環120之徑向通道122中之環120與保持器壁114之間的導電段116。最內環120之環徑向外部表面125可以經由一干涉配合將最內環120固定至保持器110之此一方式嚙合第一環形槽112a。
緊鄰最內環120外部之環120之內部軸向表面127a可鄰接最內環120之外部軸向表面127b，藉此壓縮定位於彼環120之徑向通道112中之彼環120與最內環120之間的導電段116。緊鄰最內環120外部之環120之環徑向外部表面125可以經由一干涉配合將彼環120固定至保持器之此一方式嚙合第二環形槽112b。此詳細展示於圖16C及圖16D中。該配置可繼續，其中所有環120皆與保持器110嚙合。
最外環120可經組態而具有位於環徑向外部表面125上之一隆脊126。此隆脊126可自內部軸向表面127a至外部軸向表面127b向上成角度，以使得隆脊126嚙合可形成於最外環形槽112(其係本文中所展示之實施例中之第四環形槽112d)中之一搭扣槽113。因此，可經由隆脊126與搭扣槽113之嚙合而將最外環120固定至保持器110，藉此固定所有其他環120。此類似於經由分別位於圖7至圖14中所展示之CDR 40之內主體50及外主體60上之隆脊56及環形槽64將內主體50與外主體60嚙合。
在一多環CDR 100之一分裂實施例中，可使用緊固件(如圖17A至圖17D中所展示之緊固件)將環120固定至保持器110。此實施例中之環120可由兩個環段130構成，且保持器110可形成為兩個單獨件。最內分裂環段130與保持器110之間的相互作用類似於上文針對多環CDR 100之第一實施例所闡述之彼相互作用。此外，分裂多環CDR 100之毗鄰分裂環段130與導電段116之對應保持之間的相互作用類似於針對多環CDR 100之第一實施例所闡述之彼相互作用。為保持分裂環段130，在環徑向外部表面125與個別環形槽112a、112b、112c、112d連同最外環形槽112中之一搭扣槽113與最外環120中之一隆脊126之間進行一干涉配合。單獨地或與複數個緊固件72組合地使用干涉配合固定機構，或複數個緊固件72可單獨地用作一固定機構。若使用緊固件72，則環段130可形成有孔隙132以接收緊固件72。
如圖17A至圖17D中所展示，一背襯環140可與CDR 40、CDR 80、CDR 100之特定實施例一起使用。背襯環140亦可由兩個不同件形成，該等件可經由複數個對應對準銷接納器142、緊固件鏜孔143、緊固件接納器144及對應對準銷141及緊固件72而彼此固定。在圖17B中所展示之實施例中，兩個對準銷141及對應對準銷接納器142定位於背襯環140之接縫處以使兩個件適當地對準。兩個緊固件72可放置於各別緊固件鏜孔143中以使得每一緊固件72之一部分嚙合一各別緊固件接納器144，藉此將背襯環140之兩個件彼此固定。
背襯環140可經製造以使得兩個件之間的間隙係可忽略的以防止自軸承位置進入污染物及排出潤滑劑。為完成此，可首先跨越一圓圈之直徑平分該圓圈。兩個件在被連結時由於切割期間移除之材料而形成一橢圓。因此，兩個件可經加工以使得其一起形成一完整或接近完整圓圈。對準銷接納器142及對應對準銷141及/或緊固件鏜孔143及對應緊固件72可單獨地或組合地使用以在加工期間固定兩個件(如上文 所闡述)之相對位置。需要兩個件之相對穩定性以由兩個件形成一完整或接近完整圓圈。此時，可按期望之規格在背襯環140中製作背襯環主孔隙148及O形環通道145。可依據使用者之要求在背襯環140中製作孔隙146以使得完整或接近完整圓形背襯環140可在一軸件或其他結構上適當地定中心。
一可調適CDR之說明性實施例
圖18A及圖18B中展示一可調適CDR 160之一項實施例。可調適CDR 160經設計以使得其可安裝至具有不同幾何結構之各種各樣之旋轉設備。可調適CDR可包含自徑向外部表面165a延伸至毗鄰主孔隙168之徑向內部表面165b之複數個徑向通道162。如同徑向CDR 80中之徑向通道82，可調適CDR 160中之徑向通道162可包含一徑向通道架163。因此，一導電總成86可固定於每一徑向通道162中。
預期使用者將在旋轉設備之外部中鑽出及割開若干孔以使得一緊固件72可經過形成於可調適CDR 160中之狹槽161中之每一者。可調適CDR 160可包含複數個凹入部164以較佳地適應各種旋轉設備之外部中之差異。可調適CDR 160可具有凸出至主孔隙168中之一斷流器166以促進在一軸件或其他物件上裝設可調適CDR 160。
一弧形CDR之說明性實施例
一弧形CDR 80a係一CDR 40之另一實施例。一弧形CDR 80a之一第一實施例在圖19A至圖19C中展示為一半圓形結構，該半圓形結構具有在其中心中之一主孔隙88及一弧形斷流器81。圖19A提供定位於一軸件14上方之一弧形CDR 80a之第一說明性實施例之一透視圖。圖19B提供出於清晰目的而不具有一軸件14之一弧形CDR 80a之第一實施例之另一透視圖。圖19C提供圖19A及圖19B中所展示之弧形CDR 80a之一徑向剖面圖。圖20A中展示經展示為定位於一軸件14周圍之一弧形CDR 80a之一第二實施例之一透視圖。圖20B提供一弧形CDR 80a之此實施例之另一透視圖，其中在圖20B中移除軸件14，且圖20C係一徑向剖面圖。
如本文中所展示之弧形CDR 80a之說明性實施例實質上與圖15A及圖15B中所展示之徑向CDR 80相同地起作用。然而，由於弧形CDR 80a並非一完整環(徑向CDR 80係完整環)，因此對於特定應用而言弧形CDR 80a可比徑向CDR 80更易於安裝於某些軸件14上方，相同方式下可調適CDR 160(圖18A及18B中所展示)比徑向CDR 80更易於安裝。對於弧形CDR 80a之某些實施例，使用一套筒(未展示)、板(未展示)或其他結構來相對於軸件14適當地定位CDR 80a可係有益的。預期圖19A至圖19C中所展示之一弧形CDR 80a之實施例可經由其中之可與一緊固件72協作之一或多個安裝孔隙54而與軸件14自其延伸之結構嚙合。預期圖20A至圖20C中所展示之一弧形CDR 80a之實施例可經由與一或多個緊固件72協作之一或多個搭接片70而與軸件14自其延伸之結構嚙合。然而，可使用用於將弧形CDR 80a固定至一結構之任何適合結構及/或方法而不受限制。
本文中所繪示之一弧形CDR 80a之說明性實施例經組態以使得弧形CDR 80a延伸超過一圓圈之180度。更具體而言，弧形CDR 80a之說明性實施例係一完整圓圈之約200度。然而，在其他實施例中，弧形CDR 80a之長度可大於一完整圓圈之200度。在另外其他實施例中，弧形CDR 80a之長度可小於一完整圓圈之180度。
圖19A至圖19C中所展示之一弧形CDR 80a之實施例包含自徑向外部表面85a延伸至徑向內部表面85b之三個徑向通道82。每一徑向通道82可包含一徑向通道架83，此最佳展示於圖19C中。在所繪示之實施例中，徑向通道架83位於毗鄰弧形CDR 80a之徑向內部表面85b處。圖20A至圖20C中所展示之一弧形CDR 80a之實施例包含可如此組態之四個徑向通道82。一導電總成86可經組態以牢固地嚙合一徑向通 道82，且一插塞87可定位於導電總成86上方以固定導電總成86之位置。圖15C中詳細展示一導電總成86之一項實施例。其他類型之導電總成86可與弧形CDR 80a一起使用而不受限制。一插塞87之一項實施例係帶螺紋的且與形成於一徑向通道82中之螺紋協作，如圖19C中所展示。
弧形CDR 80a中之導電總成86可組態為可替換的。即，一旦已耗盡一導電總成86之觸點部分86b或否則應替換導電總成86，使用者即可自徑向通道82移除導電總成86(及/或插塞87，若使用一者)且將一新導電總成86插入其中。形成於一弧形CDR 80a中之徑向通道82之數目決不限制其範疇，且類似地，與其嚙合之導電總成之數目決不限制一弧形CDR 80a之範疇。
一智慧型CDR之說明性實施例
圖21A及圖21B中展示一智慧型CDR 200’之一項實施例。如所展示，智慧型CDR 200’之說明性實施例可經組態以在智慧型CDR 200’不再充分地將電流自軸件14分流至接地時警示使用者。本文中所展示之智慧型CDR 200’之實施例可部分地經由使用與一現存CDR 40嚙合或整合至一現存CDR 40中之一指示器導電總成214’來完成此。在其他實施例中，智慧型CDR 200’併入至毗鄰一現存CDR 40之一單獨結構中。任何CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、CDR 202可經組態以用於用作一智慧型CDR 200’及/或與其一起使用而不受限制。
在說明性實施例中，指示器導電總成214’、軸件14、次級導電總成216’及各種電子器件可經組態以構成一電路，當導電總成214’、216’充分地接觸軸件14時電可流動通過該電路。指示器導電總成214’可實質上以與本文中先前所闡述之其他導電總成86相同之方式使用一指示器接合件214a’及指示器觸點部分214b’形成。類似地，次級導電 總成216’可用一次級接合件216a’及次級觸點部分216b’形成。然而，用於判定指示器216’、214’與軸件14之間的電接觸之任何適合結構及/或方法可與智慧型CDR 200’一起使用而不受限制。
一電源210’及指示器212’可併入至上文所闡述之電路中作為一個結構/方法以警示使用者關於導電總成86何時不再適當地起作用。電源210’及指示器212’可以各種方式併入以達成此功能。在一項組態中，電源210’經由指示器導電總成214’、軸件14及次級導電總成216’與指示器212’(其包括一LED燈)電連通。電源210’導致指示器212’作用直至經由不再在其各別觸點部分214b’、216b’處接觸軸件14之指示器導電總成214’或次級導電總成216’打開電路為止(亦即，在CDR 40未能充分地將電流自軸件14分流至接地之後)。因此，當LED燈(在此實施例中指示器212’)不再照明時，應替換導電總成86。
在另一實施例中，一開關213’可經定位以與電源210’及指示器212’電連通。此等元件可經組態以使得當使用者啟動開關213’時，若指示器導電總成214’及次級導電總成216’皆充分地接觸軸件14時，則指示器212’將傳遞彼資訊。舉例而言，若指示器212’經組態為一LED燈，則該燈可在使用者啟動開關213’後旋即照明。另一選擇係，指示器212’可經組態為一聽覺器件或視覺與聽覺器件之一組合。因此，智慧型CDR 200’不受可與其一起使用之指示器212’之類型限制，且任何指示器212’可經組態以警示使用者關於指示器導電總成214’及次級導電總成216’是否充分地接觸軸件14。
在智慧型CDR 200’之另一實施例中，當指示器導電總成214’及/或次級導電總成216’不再充分地接觸軸件14時指示器212’可係作用的，此與先前所闡述之實施例相反。在其中指示器212’在不充分接觸之後旋即作用之一實施例中，指示器導電總成214’及/或次級導電總成216’可經組態以使得在對各別觸點部分214b’、216b’之一特定量之 磨損之後，一輔助部件(未展示)旋即接觸軸件14。在輔助部件與軸件14接觸之後，含有電源210’及指示器212’之電路可旋即關閉。另一選擇係，具有不同於指示器導電總成214’及/或次級導電總成216’之彼組態及/或尺寸之一組態及/或尺寸(例如，較短)之一導電部件可定位於導電總成214’、216’中之一者內部以使得當導電部件嚙合軸件14時，指示器212’將係作用的。
智慧型CDR 200’亦可併入至用以將CDR 40安裝至一設備殼體16之一緊固件72中。在智慧型CDR 200’之此一實施例中，可需要彼特定緊固件72自附接至智慧型CDR 200’之任何其他緊固件72電隔離以確保適當功能性。在此一實施例中，自軸承12至設備16之電放電可導致指示器212’作用，此乃因彼等放電經過與智慧型CDR 200’嚙合之緊固件72。
智慧型CDR 200’之此等或其他實施例可配備有其他特徵。舉例而言，一射頻識別標記(「RFID」標記，未展示)可整合至智慧型CDR 200’之電路中。智慧型CDR 200’之電路亦可包含一微PLC，微PLC可經組態以搜集及記錄與智慧型CDR 200’、CDR 40、軸承隔離器10及/或設備相關之各種資料。RFID標記可簡化各種設備、智慧型CDR 200’、CDR 40及/或軸承隔離器10在一給定位點處之維護識別。
在智慧型CDR 200’之另一實施例中，其電路可包含一微處理器(未展示)以執行與智慧型CDR 200’、軸承隔離器10及/或設備相關之各種功能。該微處理器可經組態而具有一無線通信模組，諸如藍芽、短波射頻應答器、各種802.11協定器件及/或任何其他適合無線通信系統。若智慧型CDR 200’如此配備，則系統可由一使用者或維護人員遠端監視。智慧型CDR 200’可僅與一適當程式化CPU(未展示)以有線方式或無線方式通信以轉發及/或記錄操作資料且警示使用者特定條件。智慧型CDR 200’之其他實施例可在不使用一微處理器之情況下 使用無線通信能力。
圖21C中展示一智慧型CDR 200’之一無線實施例之一項說明性實施例。熟習此項技術者將理解，存在用以監視/記錄/轉發及/或用於如此組態之一智慧型CDR 200’之無限數目個實施方法、操作參數。如所展示，感測器可與一傳輸器通信。該傳輸器可經組態而以無線方式與一網路節點及/或其他無線器件(例如，智慧電話、電腦等)通信。彼網路節點及/或其他無線器件可與一區域網路、廣域網路或適於智慧型CDR 200’之特定應用之任何其他通信網路通信。如所展示，感測器介面可經組態以與傳輸器通信及/或傳輸器可經組態以經由任何適合協定(包含但不限於IEEE 1451、IEEE 802.15、藍芽等)與網路節點及/或其他無線器件通信。如所展示，網路及配接器層可包含但不限於一field bus、profibus、mod bus、can open、interbus及/或device net。
可在不背離智慧型CDR 200’之精神及範疇之情況下在其中使用在導電總成86不再適當地接觸軸件14時起作用以警示使用者之任何其他結構及/或方法而不管此等結構及/或方法是否需要來自使用者之一作用步驟來產生該警示(例如，按壓一按鈕、掃描一頻率等)。
促進智慧型CDR 200’之操作可需要之各種其他電組件(諸如電容器、電阻器、電晶體等)出於清晰目的未在本文中展示且絕不限制於智慧型CDR 200’之範疇。促進智慧型CDR 200’需要之所有電組件可定位於形成於如本文中所闡述之一CDR 40及/或軸承隔離器10之主體內之一腔(未展示)中。另一選擇係，智慧型CDR 200’及/或其特定組件可定位於一軸件接地器件、軸件密封件或本文中未揭示之適於旋轉設備之其他結構中。
捕獲式CDR
圖22A至圖22C中展示一捕獲式CDR 200之一第一實施例。如同 本文中所揭示之CDR 40之其他實施例，捕獲式CDR 200可安裝於一軸承隔離器10內或其可使用本文中針對其他CDR 40所揭示之任何結構及/或方法直接安裝至設備殼體16。第一實施例利用一敞開面，如最佳展示於圖22B中，圖22B提供完全經組裝之捕獲式CDR 200之一正面透視圖。
主體210可包含沿主體主孔隙218之軸延伸之一底座212及垂直於該底座212延伸之一主體壁214。在此實施例中，主體210包含一徑向外部表面215a及一徑向內部表面215b。在一壓入配合設計中，徑向外部表面215a直接鄰接設備殼體16。主體壁214可製作有在其內部表面上之一或多個滑動槽216。通常由環形、低摩擦及/或低磨損材料構成之滑動件217可定位於滑動槽216中以減少主體210與轉子主體220之間的摩擦損耗，此在下文詳細闡述。預期滑動件217之某些實施例可由PTFE構造，但可使用任何適合材料而不受限制。
轉子可由兩個單獨單元構成一一轉子主體220及一轉子環230。轉子主體220亦可係實質上環形的，其中一底座222及一轉子主體主孔隙228在其中心中。一凸緣221可自底座222徑向向外延伸。一鎖定通道226可形成於底座222之徑向外部表面上且一驅動環槽224可形成於底座222之徑向內部表面上。一驅動環239可定位於驅動環槽224內且牢固地配合於經定位與轉子主體主孔隙228同心之一軸件14周圍。驅動環239可經組態以將轉子主體220耦合至軸件14以使得轉子主體220與軸件14一起旋轉。驅動環239可由針對特定應用之任何適合材料形成，包含但不限於編織碳纖維、固體導電段、導電聚合物及/或其組合。因此，捕獲式CDR 200之範疇不受經選擇用於驅動環239之材料限制。
轉子環230亦可係環形的，其中一轉子環主孔隙238實質上形成於其中心中。轉子環230可形成有在轉子環230之內部軸向表面237a上 之複數個徑向通道232。每一徑向通道232可經組態而具有一止擋232a以較佳地保持導電段116，如先前針對CDR 40之其他實施例所闡述。當捕獲式CDR 200完全經組裝時，轉子環230之內部軸向表面237a可經定位以鄰接轉子主體220之凸緣221之內部表面，如最佳展示於圖22C中。轉子環230亦可形成有在轉子環主孔隙238之周邊周圍之一隆脊236。
導電段116之遠端可定位於徑向通道232中，且轉子環230可壓在轉子主體220底座222上方。由於轉子環230壓在轉子主體220底座222上方，因此轉子環230上之隆脊236可經組態以搭扣於形成於轉子主體220底座222中之鎖定通道226中以使得轉子環230與轉子主體220以使得轉子環230與轉子主體220(及，因此，軸件14)一起旋轉之此一方式彼此嚙合。此亦可將導電段116之遠端嚙合於形成於轉子環230中之在轉子環230與轉子主體220之凸緣221之間的徑向通道232內以使得導電段116得以適當保持。
在操作中，主體210通常係靜態的，而轉子主體220及轉子環230通常與軸件14一起旋轉。主體壁214、主體210底座212之徑向內部表面215a及轉子環230之環徑向外部表面235可協作以形成一保持室223，導電段116之非遠端可定位於該保持室223中。由於轉子主體220及轉子環230之旋轉而賦予導電段116之離心力可導致導電段116之一部分接觸主體210底座212之徑向內部表面215a。因此，驅動環239可將電荷傳導至轉子主體220，轉子主體220可將電荷傳導至轉子環230，轉子環230可將電荷傳導至導電段116，導電段116可將電荷傳導至主體210且隨後至設備殼體16。
在圖22D中之剖面圖中所展示之捕獲式CDR 200之一第二實施例中，轉子環230包含毗鄰轉子環230之外部軸向表面237b自轉子環230徑向延伸之一轉子環凸緣233。在此實施例中，轉子環凸緣233與其他 表面協作以閉合保持室223，此可增加在各種應用中之導電段116之壽命。
圖23A至圖23D中展示捕獲式CDR 200之另一實施例。在此實施例中，轉子基本上由一轉子環230構成。主體210可仍包含以一蓋界面表面213終止之一底座212及自底座212徑向向內延伸之一主體壁214，此在圖23D中詳細展示。主體壁214可經組態而具有製作於其中之至少一個滑動槽216。滑動件217可定位於滑動槽216中以減少移動零件之間的摩擦及/或磨損，如先前針對其他實施例所闡述。蓋界面表面213可製作有至少一個接收器219以用於使蓋240與主體210嚙合，此在下文詳細闡述。
此實施例中之轉子環230可經組態而具有自環徑向外部表面235至轉子環主孔隙238延伸之至少一個徑向通道232。在圖23E中詳細展示轉子環230。一段槽234可製作於轉子環主孔隙238周邊周圍之兩個毗鄰徑向通道232之間。導電段116可經定位以使得其遠端延伸穿過徑向通道232且其內部部分保持於段槽234內。當經組裝時，轉子環230之內部軸向表面237a可鄰接主體壁214，如最佳展示於圖23C中，此提供當經組裝時捕獲式CDR 200之此實施例之一軸向剖面圖。定位於段槽234中之導電段116之部分可經組態以嚙合軸件14以使得轉子環230與軸件14一起旋轉。
一大體環形蓋240可製作有實質上定位於該蓋240之幾何中心中之一蓋主孔隙248。蓋240可形成有如最佳展示於圖23C中之蓋內部軸向表面247a上之至少一個滑動槽246，滑動件216可定位至該至少一個滑動槽246中以減少摩擦及/或磨損，如先前所闡述。蓋240可經由複數個緊固件72與主體210嚙合，該複數個緊固件72穿過蓋240中之孔隙249且嚙合製作於主體210中之對應接收器219。當蓋240與主體210嚙合時，主體壁214、主體210徑向內部表面215b及蓋240之軸向內部表 面247a可協作以形成一保持室223，每一導電段116之一部分可定位於該保持室223中。
如同捕獲式CDR 200之其他實施例，在操作中，主體210通常係靜態的，而轉子環230通常與軸件14一起旋轉。由於轉子環230之旋轉而賦予導電段116之離心力可導致導電段116之一部分接觸主體210底座212之徑向內部表面215a。因此，導電段116可將電荷自軸件傳導至主體210且隨後至設備殼體16。
防爆CDR
防爆CDR 202之特定實施例可經組態以符合ATEX 95設備指令94/9/EC及/或用於防爆及防塵防火電設備之標準UL 1203。此符合可包含以下認證：(1)UL分類1/II分節2；(2)ATEX EX分組II，設備類別3(G，區2；D，區22)；及，(3)礦業認證，設備類別½及區0、1/20、21。將一防爆CDR 202之此一實施例安裝至一防爆認證馬達將形成一防爆認證系統而不需要額外測試及/或認證。然而，防爆CDR 202絕不受特定認證、標準及/或認證機構限制。
圖24A至圖24E中展示一防爆CDR 202之一第一實施例。一防爆CDR 202之第一實施例可經組態以經由穿過形成於蓋凸緣272中之對應孔隙之一或多個緊固件205而嚙合一殼體(未展示)。如針對軸承隔離器10及其他CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200及/或捕獲式CDR 200所闡述，任何適合安裝結構及/或方法可與防爆CDR 202之任何實施例一起使用而不受限制。因此，如本文中所揭示及所主張，用於適當地安裝一防爆CDR 202之特定結構及/或方法絕不限制其範疇。
現在參考圖24C及圖24D，一防爆CDR 202之第一實施例可包含一蓋270，該蓋270形成有在其一部分周圍之一蓋凸緣272。一中心鏜孔可定位於蓋270中以容納一套管204及/或一軸件207。預期在大部分 應用中，軸件207將可相對於諸如一電動馬達(未展示)之一件設備旋轉。蓋270可形成有如圖24D中所展示可延伸至蓋凸緣272之一蓋軸向內部表面271a及一蓋軸向外部表面271b，且在大部分應用中，預期蓋軸向內部表面271a可經定位以鄰接軸件207自其凸出之一殼體。蓋軸向內部表面271a與殼體之間的界面可經密封及/或一或多個密封部件(例如，o形環)可單獨地或與一可變形物質組合地定位於蓋270與殼體之間以確保適當火焰路徑之界定。此等可變形物質包含但不限於環氧樹脂、化學黏合劑、陶瓷、金屬、聚合物及/或其組合。
蓋270可形成有自蓋凸緣272軸向延伸之一蓋主體276。複數個主體徑向鏜孔276a可形成於蓋主體276中以容納一導電總成259及/或插塞257。每一主體徑向鏜孔276a可自蓋主體276之外部表面延伸至蓋270之中心鏜孔中(參見圖24D)。圖24A-24E中所展示之一防爆CDR202之實施例包含六個主體徑向鏜孔276a及六個對應導電總成259及插塞257。然而，主體徑向鏜孔276a、導電總成259及/或插塞257之最佳數目可自防爆CDR 202之一項應用至下一應用而變化，且因此絕不限制於其範疇。
導電總成259及/或插塞257可類似於如本文中先前所揭示之導電總成86、214且經組態以與一軸件207及/或套管204進行電接觸。另一選擇係，導電總成259可包括為自軸件207及/或套管204至防爆CDR202之電流提供一充分電路徑之任何結構及/或方法。插塞257可自外部環境密封導電總成259，且亦可幫助將導電總成259之一部分適當地保持於蓋270內。在說明性實施例中，插塞257可經由習用螺紋嚙合蓋270以用於相對容易之移除/裝設，但任何適合結構及/或方法可用以充分地使插塞257及/或導電總成259與蓋270嚙合而不受限制。預期導電總成259之一部分將接觸軸件207且其另一部分將同時地接觸定子250及/或蓋270以用於電流經由防爆CDR 202自軸件207至設備殼體(未繪 示)之直接傳導。蓋主體276可形成有一蓋軸向突出部274及毗鄰蓋主體276之遠端之蓋槽273(參見圖24D及圖24E)。在一防爆CDR 202之此實施例中，一主體徑向鏜孔276a之徑向向內部分可與蓋槽273相交。蓋主體276之遠端軸向面可形成有一或多個緊固件接收器206以用於與可用以將一定子250嚙合至蓋270之一或多個緊固件205之協作嚙合，如下文進一步詳細闡述。
一防爆CDR 202之第一說明性實施例亦可包含與蓋270協作之一定子250。自毗鄰蓋槽273之區域通向防爆CDR 202外部之一區域之幾何結構及各種界面表面(本文中有時稱為「火焰路徑」)可特別地經設計(例如，定子250與蓋270之間的界面之寬度、長度、轉變等)以通過本文中先前所揭示之標準或其他標準而不受限制。通常，若一火焰及/或點火發生於防爆CDR 202中，則火焰可自其向外移動。通常，火焰路徑可經設計以具有至防爆CDR 202外部之一區域之足夠距離及體積以使得當火焰退出防爆CDR 202時，火焰已充分冷卻以使得其不能將防爆CDR 202外部之材料(例如，氣體、氣化物等)點火。通常，此一設計需要沿火焰路徑之相對嚴格容限。
定子250可形成有一中心鏜孔以容納一套管204及/或一軸件207。定子250亦可包含可經組態以涵蓋蓋主體276之所有或一部分之一軸向突出部254(參見圖24D)。一定子徑向外部表面251a可朝向外部環境而定位且一定子徑向內部表面251b可朝向軸件207及/或套管204而定位。定子250亦可包含經組態以與蓋軸向突出部274協作之一定子槽253(參見圖24D及圖24E)以使得導電總成259之觸點部分可定位於蓋槽273內且毗鄰定子槽253。如先前所提及，定子250與蓋270之間的各種界面通路之組態可自一項應用至下一應用而變化，且可針對上文所揭示之特定認證及/或其他認證而特別地經設計。
定子250可經由一或多個緊固件205與蓋270嚙合，該一或多個緊 固件205穿過形成於定子250中之對應孔隙且嚙合形成於蓋主體276中之一或多個緊固件接收器206，如先前所闡述。通常，預期對於防爆CDR 202之大部分應用而言，將期望定子250剛性地且牢固地與蓋270嚙合。然而，防爆CDR 202之範疇不限於此。因此，針對防爆CDR 202之特定應用之用於使定子250與蓋270嚙合之任何適合結構及/或方法可與其一起使用而不受限制。
在一防爆CDR 202之第一說明性實施例中，一套管204可與軸件207嚙合。套管204可在其表面上形成有在使用期間毗鄰軸件207之一或多個套管槽204a。一o形環209可定位於一套管槽204a中而以使得套管204與軸件207一起旋轉之此一方式使套管204與軸件207嚙合。o形環209可由一低或相對低阻抗材料(包含但不限於具有嵌入式及/或纏繞式銀及/或鋁成份之矽、金屬編織物、其他導電化合物及/或其組合)形成。可適於特定應用之一個此o形環209由英國埃塞克斯郡布倫特裏之Kemtron公司提供銷售且由一完全固化聚矽氧及/或裝載有各種高導電顆粒之氟聚矽氧構成，該等顆粒可包含但不限於銀、鋁、其他金屬化合物、其他導電化合物及/或其其他組合。此o形環209可特別地經組態以確保電相容性，而同時提供配合表面之間的低接觸電阻。此外，若可期望針對本文中所揭示之一軸承隔離器及/或CDR之任何實施例揭示任何驅動環及/或o形環，則此等驅動環及/或o形環可如此經組態而不受限制。
在另一實施例中，套管204可經由化學黏合劑與軸件207嚙合及/或套管204可經組態為一導電膠帶或其他自黏合部件。在另外其他實施例中，套管204可壓入配合(亦即，干涉配合)至軸件207上，或經由其他機械緊固件(例如，固定螺絲、螺栓等)、焊接及/或前述之任何組合與其嚙合。因此，防爆CDR 202之範疇絕不受一套管204之存在或不存在限制，且若使用一套管204，則用以適當地使套管204與軸件 207嚙合之特定結構及/或方法絕不限制防爆CDR 202之範疇。防爆CDR 202之第一說明性實施例中之套管204之長度約等於當定子250與蓋270彼此嚙合時防爆CDR 202之軸向尺寸，其中套管204沿軸向尺寸朝向防爆CDR 202之外部輕微偏移(參見圖24D)。
使用一套管204可提供數個優點。首先，其可允許製造商及/或使用者在設計防爆CDR 202中之一火焰路徑時在導電總成259與旋轉元件(例如，套管204、軸件207)之間進行電接觸之點處精確地控制容限。第二，一套管204之此使用亦可允許設計者克服用一非精確加工之軸件207界定一火焰路徑之問題。通常，一軸件207之外部表面可不規則、不均勻或由易於受腐蝕、點蝕及/或其他劣化之一材料構造。預期一套管204在其中需要一更平滑、更均勻之表面以用於一旋轉部件與軸件接地器件之間的接觸之應用中可係尤其有用的，該等應用包含但不限於本文中所揭示之軸承隔離器10及/或CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200’、捕獲式CDR 200及/或防爆CDR 202中之任一者。套管204可形成有一平滑、均勻外部表面以提供一最佳表面以用於一導電插入件259或其他導電部件來接觸。預期結合一軸件接地器件使用一套管204將增加軸件接地器件之效能及壽命。
如所提及，套管204可包含形成於其內部表面上之一或多個套管槽204a，在使用期間該內部表面將毗鄰一軸件207之外部表面。說明性實施例包含三個套管槽204a，其中每一套管槽204a之軸向界限可由一第一側上之一端壁及一第二側上之一內部壁來界定。一軸件套管204之其他實施例可包含更多或更少套管槽204a而不受限制。此外，在說明性實施例中，每一端壁及內部壁之高度可相等，但此組態絕不限制套管204之範疇。
同樣，充當一驅動環之一o形環209可定位於每一套管槽204a內。 預期o形環209可經組態以使套管204與軸件207嚙合以使得套管204與軸件207一起旋轉。進一步預期o形環209可由一低阻抗材料構造，以使得來自軸件207之電流可容易地自o形環209傳輸至套管204，自套管204電流可經過一軸件接地器件。預期一個o形環209可定位於每一套管槽204a中，但如本文中所揭示之套管204不限於此。o形環209可由適於套管204將用於其之特定應用之任何材料形成。舉例而言，預期在某些實施例中，o形環209可由一合成低阻抗橡膠或橡膠狀材料形成。然而，在其他實施例中，o形環209可由金屬塗佈纖維形成。因此，用以構造o形環209之特定材料絕不限制套管204之範疇。
圖25A及圖25B中展示一防爆CDR 202之另一實施例。一防爆CDR 202之此實施例包含一定子250及一轉子260。如同本文中所揭示之捕獲式CDR 200之某些實施例，定子250可安裝至一件設備之一殼體(兩者皆未繪示)，其中一軸件207自其凸出。轉子260可安裝至軸件207以與其一起旋轉。如最佳展示於圖25A中，一防爆CDR 202之此實施例可在定子250中形成有一或多個徑向鏜孔252。徑向鏜孔252可經組態以容納一導電總成259以使得其一部分接觸軸件207而不受限制，如先前針對防爆CDR 202之其他實施例所闡述。
現在參考圖25B，其提供防爆CDR 202之此實施例之一軸向剖面圖，一蓋270可經組態以嚙合定子250之一部分，藉此將轉子260之一部分封圍於定子250及蓋270內。蓋270可使用緊固件205以一固定方式與定子250嚙合，如最佳展示於圖25A中。另一選擇係，蓋270可使用適於防爆CDR 202之特定應用之任何方法及/或結構(包含但不限於化學黏合劑、干涉配合、焊接及/或其組合)以一期望之方式與定子250嚙合。蓋270可形成有對應於形成於定子250中之緊固件通道258之複數個蓋緊固件通道278，此取決於防爆CDR 202之特定實施例。
轉子260可安裝至軸件207以使得轉子260與軸件207一起旋轉。 在利用一轉子260之一防爆CDR 202之所繪示之實施例中，使用複數個o形環209來將轉子260安裝至軸件207。然而，可使用適於防爆CDR202之特定實施例之任何其他方法及/或結構(包含但不限於黏合劑、干涉配合、焊接、固定螺絲及/或其組合)而不受限制。
在防爆CDR 202之此實施例中，定子250可包含徑向鏜孔252之遠端可與其相交之一定子徑向外部表面251a。定子250亦可包含朝向轉子260(若對一防爆CDR 202之彼實施例而言存在)定向之一定子徑向內部表面251b。圖25B中所展示之一定子250之實施例可形成有可對應於一或多個轉子軸向突出部264及/或轉子徑向突出部265之一或多個定子槽253。定子250亦可包含可對應於一或多個轉子槽263及/或蓋槽273之一或多個軸向突出部254及/或徑向突出部255。防爆CDR 202之設備側上之一個定子徑向突出部255(在圖25B中所展示之定向中通常朝向左邊定向)可朝向軸件207延伸以在彼定子徑向突出部255與軸件207之間形成一相對緊密空隙。定子250與轉子260之間、定子250與蓋270之間及/或轉子與蓋270之間的各種界面通路可經組態以使得防爆CDR 202滿足特定認證準則。
仍參考圖25B，一防爆CDR 202之此實施例可包含一轉子260，該轉子260形成有朝向定子250之一部分定向之一轉子徑向外部表面261a及朝向一軸件207定向之一轉子徑向內部表面261b。可將一或多個o形環通道266製作於轉子徑向內部表面261b中以接收一o形環209而以一期望之方式將轉子260安裝至軸件207。如上文所闡釋，其他方法及/或結構可用以將轉子260安裝至軸件207而不受限制。期望若使用o形環209，則彼等o形環209由充分導電之一材料構造將係最有利的。圖25B中所展示之一防爆CDR 202之實施例中之轉子260可包含具有自其延伸之一或多個轉子軸向突出部264之一轉子徑向突出部265，該等突出部264、265可與一或多個定子槽253及/或蓋槽273協作以形成針對 先前所提及之適當認證之一火焰路徑。最遠端轉子徑向外部表面261a可與一定子徑向內部表面251b協作以在定子250與轉子260之間界定一界面通道256，導電總成259之一部分可定位於該界面通道256中。預期導電總成259之一部分將接觸軸件207且其另一部分將同時地接觸定子250以用於電流經由防爆CDR 202自軸件207至設備殼體(未繪示)之直接傳導。
一防爆CDR 202之此實施例可包含一蓋270，該蓋270形成有一蓋軸向內部表面271a(其一部分鄰接定子250)及一蓋軸向外部表面271b(其一部分曝露於外部環境)。一或多個蓋槽273可形成於蓋軸向內部表面271a之一部分中。另外，蓋270可形成有一或多個蓋軸向突出部274及/或蓋徑向突出部275以與轉子槽263及/或轉子軸向突出部264及/或轉子徑向突出部265協作以形成期望之火焰路徑。防爆CDR 202之外部側上之一個蓋徑向突出部275(在圖25B中所展示之定向中通常朝向右邊定向)可朝向軸件207延伸以在蓋徑向突出部275與軸件207之間形成一相對緊密空隙。
圖26A及圖26B中展示一防爆CDR 202之另一實施例。該實施例利用一定子250但未利用一轉子260。一防爆CDR 202之此實施例中之定子250實質上類似於上文所揭示之徑向CDR 80組態。定子250可以實質上與先前針對一防爆CDR 202之其他實施例所闡述之方式相同之一方式形成有一或多個徑向鏜孔252以容納一導電插入件259及插塞257(若期望)。另外，一防爆CDR 202之此實施例中之定子250可直接與一殼體嚙合。定子250可形成有一或多個緊固件通道258，各別緊固件205可插入至其中以將定子250安裝至一殼體。如針對軸承隔離器10及其他CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200及/或捕獲式CDR 200所闡述，任何適合安裝結構及/或方法可用以將定子250安裝至一殼體。因此，用於適當安裝一定子250之特定結構及 /或方法絕不限制如本文中所揭示及所主張之任何防爆CDR 202之範疇。
仍參考圖26A及圖26B，一防爆CDR 202之此實施例亦可包含具有一蓋軸向內部表面271a之一蓋270，在使用期間該蓋軸向內部表面271a之一部分可毗鄰一殼體而定位。蓋270亦可包含與殼體相對之一蓋軸向外部表面271b。蓋270可包含一蓋凸緣272以提供額外表面面積以用於毗鄰殼體而定位之蓋軸向內部表面271a之部分。蓋270亦可包含經組態以容納定子250之一蓋槽273。蓋270可形成有一或多個蓋緊固件通道278，各別緊固件205可插入至其中以將蓋270安裝至一殼體。如針對軸承隔離器10及其他CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200及/或捕獲式CDR 200所闡述，任何適合安裝結構及/或方法可用以將蓋270安裝至一殼體。因此，用於適當安裝一蓋270之特定結構及/或方法絕不限制如本文中所揭示及所主張之任何防爆CDR 202之範疇。為充分地界定一火焰路徑，可將具有所需電及機械性質之一可變形物質(未展示)定位於殼體與毗鄰殼體之蓋軸向內部表面271a之部分之間，如先前所闡述。
圖27A及圖27B中展示一防爆CDR 202之另一實施例。此實施例類似於圖26A及圖26B中所展示之彼實施例，原因在於其不使用轉子260。然而，在此實施例中，定子250可安裝至蓋270之軸向內部表面271a之一部分而非將定子250安裝至殼體。因此，預期一防爆CDR202之此實施例中之蓋270將直接安裝至殼體。
圖28A及圖28B中展示一防爆CDR 202之另一實施例。此實施例類似於圖25A及圖25B中所展示之彼實施例，原因在於其使用一定子250及一轉子260。然而，在一防爆CDR 202之此實施例中，定子槽253、定子250之軸向突出部254及徑向突出部255、轉子槽263、轉子軸向突出部264及轉子徑向突出部265、蓋槽273、以及蓋軸向突出部 274及蓋徑向突出部275協作以形成不同於圖25A及圖25B中所展示之一防爆CDR 202之彼實施例中之彼火焰路徑之一火焰路徑。因此，圖28A及圖28B中所展示之一防爆CDR 202之實施例中之轉子260可形成有具有自其延伸之轉子軸向突出部264之一轉子徑向突出部265。
圖29A及圖29B中展示一防爆CDR 202之另一實施。此實施例類似於圖25B及圖28B中所展示之彼等實施例，原因在於其使用一定子250及一轉子260。然而，在一防爆CDR 202之此實施例中，定子槽253、定子250之軸向突出部254及徑向突出部255、轉子槽263、轉子軸向突出部264及轉子徑向突出部265、蓋槽273、以及蓋軸向突出部274及蓋徑向突出部275協作以形成不同於圖25B及圖28B中所展示之展示於彼等圖中之各別實施例中之彼火焰路徑之一火焰路徑。因此，此實施例中之轉子260可形成有延伸至一定子槽253中之一轉子徑向突出部265，其中轉子徑向突出部265之一個軸向面毗鄰定子250之一徑向突出部255且轉子徑向突出部265之相對軸向面毗鄰一蓋軸向突出部274。
本申請案中所揭示之軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202之各種特徵中之任一者可取決於特徵之相容性而單獨地或彼此組合地使用。因此，存在軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202之無限數目個變化形式。用一項特徵修改及/或替換另一特徵絕不限制軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202之範疇。
與一設備殼體16一起使用之軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型 CDR 200’及/或防爆CDR 202可經組態以形成以旋轉軸件14作為中心點之一穩定同心系統。將一CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202插入至軸承隔離器10(諸如圖2及圖3中所展示之軸承隔離器)中之設備殼體16內可在傳導元件之間形成一相對固定且穩定之空間關係，此可改良靜電放電經由傳導元件CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202及軸承隔離器10自軸件14、207至接地之收集及傳導。此經改良之馬達接地密封系統可直接將主要元件安置在一起，此可補償軸件14、207(其可並非係完整圓形)之缺陷且可確保由作用於軸承隔離器10及/或CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202上之外部力所導致之自導電段46至軸件14之表面之距離之變化或改變係最小的。此可促進電荷自軸件14、207至設備殼體16之有效傳導。
對於軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202之各種實施例及/或應用而言，可需要以一固定方式使一個組件與另一組件嚙合以使得該兩個組件相對於彼此固定地定位。在此等實施例及/或應用中，該兩個組件可經由任何適合方法及/或結構彼此嚙合，該等方法及/或結構包含但不限於一或多個o形環及/或驅動環、機械緊固件(例如，固定螺絲、螺栓、銷等)、黏合劑(膠帶、膠、環氧樹脂等)、焊接、壓入配合(亦即，干涉配合)及/或其任何組合。
已闡述較佳實施例，熟習此項技術者將毫無疑問地構想出軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202之其他特 徵以及本文中所圖解說明之實施例中之若干修改及改變，所有此皆可在不背離軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202之精神及範疇之情況下達成。儘管本文中所提供之某些圖包含各種元件之尺寸，但此等尺寸僅係出於圖解說明之目的且絕不限制本揭示內容之範疇。應注意，軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202並不限制於本文中所繪示及所闡述之特定實施例，但意欲適用於用於將一電荷自一軸件14、207耗散至一設備殼體16及/或提供一防爆軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202、馬達、變速箱、其他設備及/或系統之所有類似裝置及方法。熟習此項技術者在不背離軸承隔離器10、CDR 40、CDR 80、CDR 80a、CDR 100、CDR 160、CDR 200、捕獲式CDR 200、智慧型CDR 200’及/或防爆CDR 202之精神及範疇之情況下將構想出來自所闡述之實施例之修改及改變。
204‧‧‧套管
204a‧‧‧套管槽
205‧‧‧緊固件
207‧‧‧軸件
209‧‧‧O形環
250‧‧‧定子
251a‧‧‧定子徑向外部表面
251b‧‧‧定子徑向內部表面
253‧‧‧定子槽
254‧‧‧軸向突出部
257‧‧‧插塞
259‧‧‧導電總成
270‧‧‧蓋
271a‧‧‧蓋軸向內部表面
271b‧‧‧蓋軸向外部表面
272‧‧‧蓋凸緣
273‧‧‧蓋槽
274‧‧‧蓋軸向突出部
276a‧‧‧主體徑向鏜孔

Claims (20)

  1. 一種防爆電流分流器環，其包括：a.一蓋，其經組態以用於與一殼體嚙合，其中該蓋形成有具有一中心鏜孔以容納自該殼體延伸之一軸件之一部分之一蓋主體，且其中該蓋主體包含延伸至該中心鏜孔中之至少一個主體徑向鏜孔；b.一定子，其經組態以用於與該蓋嚙合，其中該定子形成有一中心鏜孔以容納該軸件之一部分，且其中該定子形成有朝向該蓋延伸且可定位於該蓋主體之一部分上方之一軸向突出部；及，c.一導電總成，其定位於該至少一個主體徑向鏜孔中，其中該導電總成及該蓋經組態以使得該導電總成之一部分接觸該軸件。
  2. 如請求項1之防爆電流分流器環，其進一步包括經組態以用於與該軸件嚙合之一套管，其中該導電總成及該蓋經組態以使得該導電總成之一部分接觸該套管，且其中該導電總成經組態以將電流自該套管傳導至該蓋。
  3. 如請求項2之防爆電流分流器環，其中該至少一個主體徑向鏜孔進一步經界定為複數個主體徑向鏜孔，且其中該防爆電流分流器環進一步包括對應於該複數個主體徑向鏜孔且分別定位於其中之複數個導電總成以使得每一該導電總成之一部分接觸該套管。
  4. 如請求項3之防爆電流分流器環，其進一步包括對應於該複數個主體徑向鏜孔且分別定位於其中之複數個插塞，其中每一該插塞相對於每一該導電總成徑向地在遠端。
  5. 如請求項4之防爆電流分流器環，其中該蓋主體進一步包括毗鄰其軸向遠端部分形成之一蓋槽，其中該蓋槽之一部分面向該套管，且其中該蓋槽經組態以與該複數個主體徑向鏜孔之徑向向內端相交。
  6. 如請求項5之防爆電流分流器環，其中該定子進一步包括毗鄰該軸向突出部之一近端部分軸向定位之一定子槽，且其中該定子槽之一部分面向該套管。
  7. 如請求項6之防爆電流分流器環，其中該蓋主體進一步包括在該蓋主體之一遠端上之一蓋軸向突出部，其中該蓋軸向突出部經組態以在該防爆電流分流器環之操作期間配合於該定子槽之一部分內。
  8. 如請求項7之防爆電流分流器環，其進一步包括：a.在該蓋與該殼體之間的一第一界面；b.在該套管與該蓋之間的一第二界面；c.在該套管與該定子之間的一第三界面；及，d.在該蓋與該定子之間的複數個界面，其中該第一界面、該第二界面、該第三界面及該複數個界面經組態以使得自該防爆電流分流器環向外界定一火焰路徑。
  9. 如請求項8之防爆電流分流器環，其中該火焰路徑進一步經界定為符合用於無火花及/或本質安全應用之一預定標準。
  10. 如請求項9之防爆電流分流器環，其中該套管進一步包括在其一徑向內部表面上之至少一個套管槽，其中至少一個o形環定位於該至少一個套管槽中且經組態以使該套管與該軸件嚙合以使得該套管與其一起旋轉。
  11. 如請求項10之防爆電流分流器環，其中該蓋進一步經界定為經由至少一個緊固件與該殼體嚙合，且其中該定子進一步經界定 為可經由至少一個緊固件與該蓋嚙合。
  12. 如請求項11之防爆電流分流器環，其中該第一界面進一步經界定為填充有一惰性材料。
  13. 如請求項12之防爆電流分流器環，其中該複數個主體徑向鏜孔進一步經界定為六個主體徑向鏜孔。
  14. 一種防爆電流分流器環，其包括：a.一定子，其經組態以與一殼體嚙合，其中該定子在其中形成有一定子槽，其中該定子形成有一中心鏜孔，且其中該定子形成有至少一個徑向鏜孔；b.一轉子，其經組態以與自該殼體凸出之一軸件嚙合，其中該轉子形成有一中心鏜孔以容納該軸件之一部分，其中該轉子經組態以與該定子槽協作，且其中該轉子之一部分曝露於該定子中之該至少一個徑向鏜孔之一徑向向內部分；c.至少一個導電總成，其與該至少一個徑向鏜孔嚙合，其中該至少一個導電總成之一部分經定位以使得其一部分接觸該轉子；d.一蓋，其經組態以與該定子嚙合，其中該蓋與該轉子及該定子槽協作以在該轉子與該蓋之間形成複數個界面。
  15. 如請求項14之防爆電流分流器環，其中該複數個界面進一步經界定為經組態以使得自該防爆電流分流器環向外界定一火焰路徑。
  16. 如請求項15之防爆電流分流器環，其中該火焰路徑進一步經界定為符合用於無火花及/或本質安全應用之一預定標準。
  17. 如請求項16之防爆電流分流器環，其中該轉子進一步包括在該中心鏜孔之一徑向內部表面上之複數個o形環通道，其中一對應o形環定位於每一該o形環通道中且經組態以使該轉子與該軸件 牢固地嚙合以使得該轉子與其一起旋轉。
  18. 一種防止一爆炸之方法，該方法包括：a.使一防爆電流分流器環與一殼體嚙合，其中一可旋轉軸件自該殼體延伸，且其中該軸件之一部分定位於該防爆電流分流器環內；b.經由在該防爆電流分流器環之一第一部分與該防爆電流分流器環之一第二部分之間的至少一個界面，在該防爆電流分流器環內界定一火焰路徑，該第一部分剛性地固定至該殼體，該第二部分嚙合於該第一部分；及，c.組態該第一部分以嚙合至少一個導電總成，其中該導電總成經組態以接觸定位於該防爆電流分流器環內之該軸件之該部分上之該軸件之一表面，且其中該導電總成經組態以將電流自該軸件傳導至該防爆電流分流器環之該第一部分。
  19. 如請求項18之方法，其中該防爆電流分流器環進一步包括複數個導電總成。
  20. 如請求項19之方法，其中該防爆電流分流器環進一步包括一套管，其中該套管與該軸件嚙合以使得該套管與其一起旋轉，且其中該複數個導電總成經組態以接觸該套管。
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