Изобретение относится к устройствам для отвода зарядов статического электричества с вращающихся объектов.The invention relates to devices for removing static electricity charges from rotating objects.
Известно соединительное устройство для отвода зарядов статического электричества с подвижного объекта на землю. Патент RU 2160977, МПК H05F 3/02. Устройство содержит размещенные в колпаке втулки, между которыми установлены контактные элементы из бериллиевой бронзы с зигами, входящими в центральный канал. Втулка имеет входное отверстие, у которого установлена антистатическая прокладка в виде шайбы со щелевым отверстием под ключ с наклонной нарезкой. С другой стороны втулок установлены направляющие, в которых установлен экран, выполненный в виде двух планок из материала, замыкающего магнитные силовые линии. Планки выполнены с наклонной нарезкой, ответной нарезке ключа, также на планках смонтированы магнит и геркон, включенные в цепь управления. Известное соединительное устройство обеспечивает отвод зарядов статического электричества с подвижных объектов в момент останова с помощью ключа, который вставляется в входное отверстие втулки, при этом происходит плавный переток электрического заряда, что обеспечивает отсутствие искрения, обеспечивает бесшумность процесса.A connecting device for discharging static electricity charges from a moving object to the ground is known. Patent RU 2160977, IPC H05F 3/02. The device comprises bushings placed in a cap, between which contact elements made of beryllium bronze with ridges entering the central channel are installed. The bushing has an input opening, in which an antistatic gasket in the form of a washer with a slotted hole for a key with an inclined thread is installed. On the other side of the bushings, guides are installed, in which a screen is installed, made in the form of two strips made of a material that closes the magnetic lines of force. The strips are made with an inclined thread, a mating thread of the key, a magnet and a reed switch included in the control circuit are also mounted on the strips. The known connecting device ensures the removal of static electricity charges from moving objects at the moment of stopping using a key that is inserted into the input hole of the bushing, while a smooth flow of electric charge occurs, which ensures the absence of sparking and ensures the noiselessness of the process.
Недостатком известного соединительного устройства является невозможность обеспечить отвод зарядов статического электричества с вращающегося подвижного объекта в процессе движения. Что значительно снижает область применения известного соединительного устройства.The disadvantage of the known connecting device is the impossibility of ensuring the removal of static electricity charges from the rotating moving object during movement. This significantly reduces the scope of application of the known connecting device.
Известен способ получения устройства для снятия статического электричества с корпуса транспортного средства Патент RU 2290773, МПК H05F 3/02, заключающийся в изготовлении металлического элемента крепления, к которому жестко прикреплен токопроводящий элемент в виде металлической проволоки, последующем закреплении элемента крепления с проволокой в литьевой форме с углублением, образующем форму ленты с выступающим концом токопроводящего элемента. Собранную литьевую форму помещают в литьевую машину с предварительно разогретым пластифицированным поливинилхлоридом до температуры 170-200°С, который заливают в литьевую форму под давлением 50-120 кг/см2 в 10-30 секунд и охлаждают до комнатной температуры.A method for producing a device for removing static electricity from a vehicle body is known Patent RU 2290773, IPC H05F 3/02, which consists of producing a metal fastening element to which a conductive element in the form of a metal wire is rigidly attached, followed by fixing the fastening element with the wire in a casting mold with a recess forming the shape of a tape with a protruding end of the conductive element. The assembled casting mold is placed in a casting machine with preheated plasticized polyvinyl chloride to a temperature of 170-200 °C, which is poured into the casting mold under a pressure of 50-120 kg/cm2 in 10-30 seconds and cooled to room temperature.
Недостатком известного способа является то, что в процессе эксплуатации устройство, полученное данным способом, возникают искрение и шум, быстро изнашивается. Таким образом, устройство, полученное данным способом, не обеспечивает безопасность, не износоустойчиво, что сужает область его применения.The disadvantage of the known method is that during operation, the device obtained by this method produces sparks and noise, and wears out quickly. Thus, the device obtained by this method does not ensure safety, is not wear-resistant, which narrows the scope of its application.
Наиболее близким по технической сущности является Токоприемник по патенту №1652122, МПК B60L 5/06. Изобретение обеспечивает передачу электричества от неподвижного проводника к подвижному потребителю. Токоприемник содержит ось вращения, на которую надета с возможностью скольжения втулка. На втулке свободно с охватом размещены два токосъемных диска с контактными токосъемными поверхностями на торцах. Диски аксиально подпружинены и имеют возможность осевого перемещения. Между дисками на втулке жестко установлен опорный ролик, выполненный из демпфирующего материала с износостойким ободом.The closest in technical essence is the Current Collector according to patent No. 1652122, IPC B60L 5/06. The invention ensures the transmission of electricity from a stationary conductor to a moving consumer. The current collector contains a rotation axis on which a sleeve is put on with the possibility of sliding. Two current-collecting disks with contact current-collecting surfaces on the ends are freely placed on the sleeve with an embrace. The disks are axially spring-loaded and have the possibility of axial movement. A support roller made of a damping material with a wear-resistant rim is rigidly installed between the disks on the sleeve.
Известное техническое решение позволяет улучшить динамические характеристики, однако, при этом токосъем производится в условиях трения скольжения трущихся поверхностей с токопровода на подпружиненные диски с обеспечением поджатия токосъемных дисков к токопроводу.The known technical solution allows improving dynamic characteristics, however, in this case, current collection is carried out under conditions of sliding friction of rubbing surfaces from the current conductor to spring-loaded disks, ensuring that the current-collecting disks are pressed against the current conductor.
Недостатком данного токосъемника является то, что в условиях давления токопровода на опорный ролик и поджатия токосъемных дисков к токопроводу будут возникать шум и искрение вследствие трения скольжения трущихся контактирующих поверхностей дисков и обода о токопровод. Скольжение токопровода по дискам, т.е. металла по металлу, неизбежно сопровождается шумом и нагревом. Осуществление токосъема в условиях трения скольжения приводит к нагреву и быстрому износу трущихся поверхностей токопровода, токосъемных дисков и износостойкого обода. Таким образом, техническое решение обеспечивает надежность токосъема, но при этом не обеспечивает безопасность выполнения работ из-за искрения.The disadvantage of this current collector is that under the conditions of the pressure of the current conductor on the support roller and the pressing of the current collector disks to the current conductor, noise and sparking will occur due to the sliding friction of the rubbing contact surfaces of the disks and the rim on the current conductor. Sliding of the current conductor on the disks, i.e. metal on metal, is inevitably accompanied by noise and heating. Carrying out current collection under conditions of sliding friction leads to heating and rapid wear of the rubbing surfaces of the current conductor, current collector disks and wear-resistant rim. Thus, the technical solution ensures the reliability of current collection, but does not ensure the safety of work due to sparking.
Известное техническое решение не может быть применено для отвода зарядов статического электричества от токопровода при его значительном давлении на опорный ролик, так как в этом случае неизбежны искрение, шум от трения скольжения металл по металлу, нагрев и нарушение целостности токопровода, следовательно не обеспечивается безопасность работы устройства.The known technical solution cannot be used to remove static electricity charges from the conductor when it exerts significant pressure on the support roller, since in this case sparking, noise from metal-on-metal sliding friction, heating and damage to the integrity of the conductor are inevitable, and therefore the safety of the device is not ensured.
Технической задачей изобретения является усовершенствование конструкции устройства с целью обеспечения безопасности токосъема в процессе вращения объекта, расширение технологических возможностей.The technical objective of the invention is to improve the design of the device in order to ensure the safety of current collection during the rotation of the object, and to expand technological capabilities.
При решении поставленной задачи - обеспечение безопасности токосъема путем предотвращения искрения, нагрева и шума достигается следующий технический результат: уменьшение трения взаимодейстующих поверхностей вращающегося объекта и устройства путем:When solving the set task - ensuring the safety of current collection by preventing sparking, heating and noise, the following technical result is achieved: reducing the friction of the interacting surfaces of the rotating object and the device by:
- установки токосъемных дисков на подшипники качения;- installation of slip rings on rolling bearings;
- выполнения токосъемных дисков с демпфирующим наружным ободом с выемкой, выполненной по дугам окружности, направленным вогнутой частью навстречу друг другу и образующим в прижатом состоянии опорную поверхность в виде кольцевой проточки, контактирующей с токонесущим объектом;- the production of current-collecting disks with a damping outer rim with a recess made along arcs of a circle, directed with the concave part towards each other and forming, in the pressed state, a supporting surface in the form of an annular groove in contact with the current-carrying object;
- выполнения опорного элемента в виде кольца из пакета чередующихся слоев демпфирующего материала (например токопроводящей резины) и мягкого токопроводящего материала (например алюминиевой фольги), образующего токосъемную поверхность, единую с опорной поверхностью кольцевой проточки обода.- the implementation of a support element in the form of a ring from a package of alternating layers of damping material (for example, conductive rubber) and soft conductive material (for example, aluminum foil), forming a current-collecting surface that is uniform with the support surface of the annular groove of the rim.
Решение задачи - расширение технологических возможностей устройства заключается в возможности использования устройства для отвода зарядов статического электричества при работе с легковоспламеняющимися материалами, а также с вращающимися легкими, тяжелыми и крупногабаритными объектами за счет обеспечения работы устройства в условиях трения качения (в прототипе - в условиях трения скольжения), что позволяет предотвратить искрение, возникновение шума, нагрев и износ трущихся поверхностей.The solution to the problem - expansion of the technological capabilities of the device - lies in the possibility of using the device to remove static electricity charges when working with flammable materials, as well as with rotating light, heavy and large-sized objects by ensuring the operation of the device under rolling friction conditions (in the prototype - under sliding friction conditions), which prevents sparking, noise, heating and wear of rubbing surfaces.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для отвода зарядов статического электричества С вращающихся объектов, содержащее ось, два токосъемных диска, прижатых к установленному между ними опорному элементу, выполненному из демпфирующего материала, согласно изобретению токосъемные диски опираются на подшипники качения, размещенные на оси, и имеют демпфирующий наружный обод с выемкой, выполненной по дугам окружности, направленным вогнутой частью навстречу друг другу и образующим в прижатом состоянии опорную поверхность в виде кольцевой проточки, контактирующей с токонесущим объектом, а опорный элемент выполнен в виде кольца из пакета чередующихся слоев демпфирующего материала и мягкого токопроводящего материала, жестко закреплен на одном из токосъемных дисков и образует токосъемную поверхность, единую с опорной поверхностью кольцевой проточки обода токосъемных дисков.The technical result is achieved due to the fact that in a device for removing static electricity charges from rotating objects, comprising an axis, two current-collecting disks pressed against a support element installed between them, made of a damping material, according to the invention, the current-collecting disks rest on rolling bearings located on the axis, and have a damping outer rim with a recess made along arcs of a circle, directed with the concave part towards each other and forming, in the pressed state, a support surface in the form of an annular groove contacting with a current-carrying object, and the support element is made in the form of a ring from a package of alternating layers of damping material and a soft conductive material, is rigidly fixed on one of the current-collecting disks and forms a current-collecting surface, uniform with the support surface of the annular groove of the rim of the current-collecting disks.
Заявленная совокупность и взаимосвязь существенных признаков является новой так как имеет существенные отличительные от прототипа признаки, позволяет получить новые, указанные выше, технические результаты. Таким образом, заявляемый способ соответствует критериям изобретения новизна и изобретательский уровень.The declared set and interrelation of essential features is new since it has essential features that are distinctive from the prototype, and allows obtaining new technical results specified above. Thus, the declared method meets the criteria of the invention of novelty and inventive step.
Предлагаемое устройство иллюстрируется рисунками. На Рис. 1 представлен общий вид устройства для отвода зарядов статического электричества с вращающихся объектов, на Рис. 2 - вид А на рис. 1.The proposed device is illustrated by figures. Figure 1 shows a general view of the device for removing static electricity charges from rotating objects, Figure 2 shows view A in Figure 1.
Устройство содержит корпус 1, в отверстия 2 которого установлена ось 3. На оси 3 установлены подшипники качения 4, на которые опираются два токосъемных диска 5, каждый из них выполнен с демпфирующим, например полиуретановым, ободом 6. Токосъемные диски 5 выполнены из токопроводящего материала. Между дисками 5 установлен и жестко закреплен к одному из дисков 5 прижимом 7 опорный элемент 8, представляющий собой кольцо из пакета чередующихся слоев демпфирующего материала 9 (например, токопроводящей резины) и мягкого токопроводящего материала 10 (например, алюминиевой фольги), выложенных послойно и образующих токосъемную поверхность, контактирующую с токонесущим объектом 11. Токосъемные диски 5 прижаты к опорному элементу 8, например прижимными кольцами (на рис. 1 позиция не обозначена). Демпфирующий наружный обод 6 токосъемных дисков 5 имеет выемку, выполненную по дугам окружности, направленным вогнутой частью навстречу друг другу и образующим в прижатом состоянии опорную поверхность в виде кольцевой проточки 12, контактирующей с токонесущим объектом 11, а именно с прокруточным колесом. Токосъемная поверхность опорного элемента 8 образует поверхность, единую с опорной поверхностью кольцевой проточки 12 обода 6 токосъемных дисков 5. Устройство работает следующим образом.The device comprises a housing 1, in the openings 2 of which an axis 3 is installed. Rolling bearings 4 are installed on the axis 3, on which two current-collecting disks 5 rest, each of them being made with a damping, for example polyurethane, rim 6. The current-collecting disks 5 are made of a conductive material. A support element 8 is installed between the disks 5 and rigidly fixed to one of the disks 5 by a clamp 7, which is a ring made of a package of alternating layers of a damping material 9 (for example, conductive rubber) and a soft conductive material 10 (for example, aluminum foil), laid out in layers and forming a current-collecting surface contacting a current-carrying object 11. The current-collecting disks 5 are pressed against the support element 8, for example by clamping rings (the position is not indicated in Fig. 1). The damping outer rim 6 of the current-collecting disks 5 has a recess made along the arcs of a circle directed with the concave part towards each other and forming, in the pressed state, a supporting surface in the form of an annular groove 12, contacting with the current-carrying object 11, namely with the scroll wheel. The current-collecting surface of the supporting element 8 forms a surface united with the supporting surface of the annular groove 12 of the rim 6 of the current-collecting disks 5. The device operates as follows.
Заявленное устройство было использовано для снятия статического электричества на испытательном стенде в целях выявления наличия посторонних предметов в замкнутом объеме изделия.The claimed device was used to remove static electricity on a test bench in order to detect the presence of foreign objects in a closed volume of the product.
Прокруточное колесо 11 (токонесущий объект) устанавливают в кольцевой проточке 12 наружного полиуретанового обода 6 токосъемных дисков 5, при этом за счет собственного веса прокруточного колеса 11 и демпфирующих свойств материала полиуретанового обода 6 обеспечивается плотный контакт взаимодействующих поверхностей прокруточного колеса 11, опорной поверхности кольцевой проточки 12 и опорного элемента 8, жестко закрепленного на одном из токосъемных дисков 5 прижимом 7. Токосъемная поверхность опорного элемента 8 образует поверхность, единую с опорной поверхностью кольцевой проточки 12. Прокруточное колесо 11 приводят во вращение вручную или от двигателя на малых скоростях. За счет сил трения качения от прокруточного колеса 11 вращение передается на токосъемные диски 5 через размещенные на оси 3 подшипники качения 4, которые обеспечивают равномерное вращение дисков 5. В процессе вращения прокруточное колесо 11, прокатываясь по кольцевой проточке 12, контактирует с токосъемной поверхностью опорного элемента 8, обеспечивая при этом плотный контакт взаимодействующих поверхностей за счет собственного веса, демпфирующих свойств материала полиуретанового обода 6, пакета чередующихся слоев демпфирующего 9 материала и мягкого токопроводящего 10 материала опорного элемента 8. При вращении прокруточного колеса 11 накапливаются электростатические заряды, которые стекают в зону контакта прокруточного колеса 11 с токосъемными дисками 5 и с мягким токопроводящим материалом 10 опорного элемента 8. При контакте прокруточного колеса 11 с мягким токопроводящим материалом 10 (например алюминиевой фольгой) опорного элемента 8 электростатический заряд последовательно стекает в зону взаимодействия с токопроводящими материалами - токосъемных дисков 5, подшипников качения 4, оси 3 и корпуса 1.The scroll wheel 11 (current-carrying object) is installed in the annular groove 12 of the outer polyurethane rim 6 of the current-collecting disks 5, whereby due to the own weight of the scroll wheel 11 and the damping properties of the material of the polyurethane rim 6, tight contact is ensured between the interacting surfaces of the scroll wheel 11, the supporting surface of the annular groove 12 and the supporting element 8, rigidly fixed on one of the current-collecting disks 5 by the clamp 7. The current-collecting surface of the supporting element 8 forms a surface that is uniform with the supporting surface of the annular groove 12. The scroll wheel 11 is rotated manually or by a motor at low speeds. Due to the rolling friction forces from the scroll wheel 11, rotation is transmitted to the current-collecting disks 5 through rolling bearings 4 placed on the axis 3, which ensure uniform rotation of the disks 5. During rotation, the scroll wheel 11, rolling along the annular groove 12, contacts the current-collecting surface of the support element 8, thereby ensuring tight contact of the interacting surfaces due to its own weight, the damping properties of the material of the polyurethane rim 6, a package of alternating layers of damping 9 material and soft conductive 10 material of the support element 8. When the scroll wheel 11 rotates, electrostatic charges accumulate, which flow down to the contact zone of the scroll wheel 11 with the current-collecting disks 5 and with the soft conductive material 10 of the support element 8. When the scroll wheel 11 comes into contact with the soft conductive material 10 (for example, aluminum foil) of the support element 8, the electrostatic charge sequentially flows into the zone of interaction with conductive materials - current-collecting disks 5, rolling bearings 4, axis 3 and housing 1.
Заявленная конструкция устройства предотвращает искрение за счет обеспечения трения качения взаимодействующих поверхностей прокруточного кольца 11 и опорного элемента 8. Это достигается путем выполнения токосъемных дисков 5 с демпфирующим наружным ободом 6 и кольцевой проточкой 12 на наружной поверхности обода 6, за счет выполнения опорного элемента в виде кольца из пакета чередующихся слоев демпфирующего материала и мягкого токопроводящего материала, закрепления его на одном из токосъемных дисков и размещения токосъемных дисков 5 на подшипниках качения 4, установленных на оси 3.The claimed design of the device prevents sparking by providing rolling friction of the interacting surfaces of the scroll ring 11 and the support element 8. This is achieved by making the current-collecting disks 5 with a damping outer rim 6 and an annular groove 12 on the outer surface of the rim 6, by making the support element in the form of a ring from a package of alternating layers of damping material and soft conductive material, securing it on one of the current-collecting disks and placing the current-collecting disks 5 on rolling bearings 4 mounted on the axis 3.
За счет выполнения опорного элемента 8 в виде кольца из пакета чередующихся слоев демпфирующего материала 9 (например, токопроводящей резины) и мягкого токопроводящего материала 10 (например алюминиевой фольги) за счет демпфирующих свойств контактирующих поверхностей обеспечивается снижение шума.By implementing the support element 8 in the form of a ring from a package of alternating layers of damping material 9 (for example, conductive rubber) and soft conductive material 10 (for example, aluminum foil), noise is reduced due to the damping properties of the contacting surfaces.
Выполнение токосъемных дисков 5 с демпфирующим наружным ободом 6 с выемкой, выполненной по дугам окружности, направленным вогнутой частью навстречу друг другу, образующим в прижатом состоянии опорную поверхность в виде кольцевой проточки 12, контактирующей с токонесущим объектом 11, а также обеспечение работы устройства в условиях трения качения за счет установки токосъемных дисков на подшипники качения, предотвращение искрения и шума в совокупности обеспечивает расширение технологических возможностей - появилась возможность использования устройства при работе с легковоспламеняющимися материалами, а также с вращающимися легкими, тяжелыми и крупногабаритными объектами.The implementation of current-collecting disks 5 with a damping outer rim 6 with a recess made along arcs of a circle directed with the concave part towards each other, forming in the pressed state a supporting surface in the form of an annular groove 12, contacting with the current-carrying object 11, as well as ensuring the operation of the device under rolling friction conditions due to the installation of current-collecting disks on rolling bearings, the prevention of sparking and noise in combination ensures the expansion of technological capabilities - it became possible to use the device when working with flammable materials, as well as with rotating light, heavy and large-sized objects.
Заявленное устройство по сравнению с прототипом обеспечивает безопасные условия работы, расширение технологических возможностей.The declared device, in comparison with the prototype, provides safe working conditions and expansion of technological capabilities.
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2838932C1true RU2838932C1 (en) | 2025-04-23 |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4373175A (en)* | 1981-03-17 | 1983-02-08 | Honeywell Inc. | Apparatus to dissipate static electricity |
| SU1228309A1 (en)* | 1984-01-31 | 1986-04-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт техники безопасности в химической промышленности | Contact device,particularly,for devices for checking printed circuit boards |
| SU1652122A1 (en)* | 1989-02-21 | 1991-05-30 | Научно-Производственное Объединение "Киргиздортранстехника" | Current collector |
| RU2160977C2 (en)* | 1999-01-25 | 2000-12-20 | Закрытое акционерное общество "Химко" | Connector to convey away charges of static electricity |
| RU2290773C1 (en)* | 2005-06-28 | 2006-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вега-Инвест" | Method for producing device for lifting static electricity from body of vehicle |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4373175A (en)* | 1981-03-17 | 1983-02-08 | Honeywell Inc. | Apparatus to dissipate static electricity |
| SU1228309A1 (en)* | 1984-01-31 | 1986-04-30 | Всесоюзный научно-исследовательский институт техники безопасности в химической промышленности | Contact device,particularly,for devices for checking printed circuit boards |
| SU1652122A1 (en)* | 1989-02-21 | 1991-05-30 | Научно-Производственное Объединение "Киргиздортранстехника" | Current collector |
| RU2160977C2 (en)* | 1999-01-25 | 2000-12-20 | Закрытое акционерное общество "Химко" | Connector to convey away charges of static electricity |
| RU2290773C1 (en)* | 2005-06-28 | 2006-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вега-Инвест" | Method for producing device for lifting static electricity from body of vehicle |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5853294A (en) | Anti-friction rotating contact assembly | |
| EP1148594B1 (en) | Rolling bearing unit | |
| US4422918A (en) | Current-conducting assembly for a traveling wire-electrode | |
| RU2838932C1 (en) | Device for removal of static electricity charges from rotating objects | |
| EP4068580A2 (en) | Motor, powertrain and electric vehicle | |
| US2623188A (en) | Slip ring arrangement | |
| CN213959915U (en) | Non-abrasion rotor shaft voltage guiding device | |
| JP2014514440A (en) | Arrangement of equipment and sliding contact elements for continuous heat treatment of conductive continuous casting materials | |
| JP2015019487A (en) | Axis grounding device | |
| US2879490A (en) | Rotary current transfer device | |
| US2363353A (en) | Cable guard | |
| US3835436A (en) | High speed electrical contact device including a rotating liquid contact element | |
| US1910245A (en) | Centrifugal switch | |
| CN111059154A (en) | Sealing device | |
| US2367613A (en) | Bearing | |
| US4889494A (en) | Device for transmission of electrical currents and rotating machine parts | |
| US1019424A (en) | Shaft-bearing. | |
| CN210376232U (en) | Magnetic powder flaw detector special for railway accessories | |
| CN114976801A (en) | Brush yoke assembly for conductive slip ring and conductive slip ring | |
| JP2924300B2 (en) | Rotary shaft grounding device for rotating electrical machines | |
| WO2016095959A1 (en) | Bearing arrangement | |
| US2983891A (en) | Device for transferring currents to rotary apparatus | |
| CN222704677U (en) | High-voltage cable partial discharge structure | |
| RU2837709C1 (en) | Electric vehicle current collector | |
| US4241573A (en) | Reel clamp for a cradle assembly |