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Bürstenhalter für elektrisehe Maschinen.
Bei elektrischen Bürsten, die zur Stromabnahme von elektrischen Maschinen dienen, ist es meist von grosser Wichtigkeit, dass die Bürsten dauernd mit demselben Auflagedruck auf dem Stromwender oder Schleifring laufen, dass also auf die Bürste immer derselbe Anpressdruck ausgeübt wird.
Aus diesem Grunde sind Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen der Anpressdruck von den durch die Abnutzung der Bürste bedingten Änderungen der Bürstenhohe unabhängig gemacht ist.
Bei den meisten Bürstenhaltern wird nun der Anpressdruck durch Federn ausgeübt. Soweit jedoch bei derartigen Einrichtungen die Spannung dieser Federn an und für sieh zum Zwecke einer Einregelung veränderlich gemacht werden soll, wird die Feder mehr oder weniger gedehnt, so dass ihre Längenausdehnung und damit ihre Zugkraft geändert wird.
Wenn nun ein Bürstenhalter entsprechend dem obenerwähnten Vorschlag so ausgebildet ist, dass der auf die Bürste ausgeübte Anpressdruck von den Änderungen der Bürstenhohe unabhängig ist, so ist doch diese Bedingung nur für eine ganz bestimmte Einstellung der Federspannung erfüllt, während bei jeder von dieser abweichenden Spannungseinstellung der Anpressdruck wieder in grossem Umfange von der Bürstenhöhe abhängig ist.
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greift, bewirkt wird.
Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass der Anpressdruck in einem sehr grossen Bereich in jeder beliebigen Einstellung von der Bürstenhöhe (Bürstenabnutzung) unabhängig ist.
Eine besonders einfache Ausführungsform erhält man dadurch, dass die Änderung der Federspannung durch verschiebung des einen Aufhängepunktes der Feder längs einer bestimmten Kurve, die etwa als Nut in dem einen Teil des Bürstenhalters eingefräst ist, erfolgt.
Wenn eine bestimmte Form des Bürstenhalters und damit des Hebelsystems für den Anpressdruck sowie ein Aufhängepunkt für die Anpressfeder festgelegt ist, so lässt sich-wie in folgendem kurz dar-
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muss, damit in den beiden durch die grösste und kleinste zulässige Kohlenlänge gegebenen Grenzstellungen der Anpressdruck gleich gross ist.
Hiezu kann mit hinreichender Genauigkeit angenommen werden, dass die Zugkraft der Feder
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Forderungen, dass nämlich in beiden Fällen das Produkt der Zugkraft mal dem wirksamen Hebelarm gleich gross sein muss sowie dass der zweite Aufhängepunkt der Feder an dem Hebelsystem angeordnet sein muss, also in den beiden Grenzstellungen gleichfalls durch den angenommenen Ausschlag des Hebelsystems festgelegte Lagen einnimmt, die Lage dieses Punktes eindeutig rechnerisch ermitteln lässt.
Hiezu kann dann etwa in grosser Annäbeiung angenommen werden, dass die Zugkraft, wenn sie in den beiden Grenzausladungen gleich gross ist, auch in allen Zwischenstellungen ungefähr denselben Wert hat.
Damit diese Annäherung möglichst weitgehend zutrifft, empfiehlt es sich, den Drehpunkt des Hebelsystems derart anzuordnen, dass der Punkt des Hebelsystems, der den Auflagedruck auf die
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was also dann der Fall ist, wenn der Drehpunkt auf einer Senkrechten liegt, die in dem Berührungspunkt von Hebel und Kohle auf die Bewegungsrichtung der Kohle (bei mittlerer Kohlenlage) gefällt ist.
Wenn also ein Halter so ausgeführt ist, dass er dieser Bedingung genügt, so ist bei einer Federspannung, die eben durch die Lage der beiden Angriffspunkte der Feder bestimmt ist, der Anpressdruck bei jeder beliebigen Kohlenabnutzung gleich gross, wie dies also in der Einleitung der Beschreibung bereits vorausgesetzt ist.
Um nun gemäss der vorliegenden Erfindung auch bei einer Nachspannung der Feder dieser Bedingung zu genügen, wird in derselben angegebenen Weise in dem einmal festgelegten Hebelsystem des Bürstenhalters ein zweiter Punkt bestimmt, für den-als zweiten Angriffspunkt der Feder-der Bedingung gleichfalls genügt ist.
Um diesen zu bestimmen, empfiehlt es sich, die Richtung der Zugkraft der Feder willkürlich etwa
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nehmen.
Auf Grund der vorstehend angegebenen Forderungen-in Form von Gleichungen-ist es möglich, die genaue Lage eines zweiten Punktes als zweiten Angriffspunkt der Feder auszurechnen, der auf dem angenommenen Strahl liegt.
Wenn man dies für eine Reihe von Punkten-je auf einem verschiedenen Strahl-durchführt, so lassen sich diese Punkte durch eine Kurve verbinden, die gewissermassen den geometrischen Ort aller Punkte darstellt, die dieser Bedingung genügen.
Wenn man also in den Bürstenhalter eine Nut in der Form dieser Kurve etwa einfräst und den Aufhängepunkt der Feder als einen Stein ausbildet, der in dieser Nut verschoben werden kann, so ist damit ein Bürstenhalter gegeben, bei dem die Federspannung willkürlich nachregelbar ist und hiebei trotzdem an jedem Abnutzungszustand der Kohle der gleiche, eben durch die Einstellung der Feder bestimmte Anpressdruck. vorliegt.
Für die praktische Ausführung genügt es in den meisten Fällen, die Kurve in Annäherung durch einen Kreis, gegebenenfalls auch durch eine Gerade (als mittlere Sehne zu dieser Kurve) zu ersetzen.
In diesem Falle ist dann der Aufhängepunkt der Feder zu dem Zwecke der Nachspannung längs einer Geraden verschiebbar, die einen bestimmten Winkel zur Richtung der Federspannung einschliesst.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Bürstenhalter, der in dieser Weise gebaut ist. in
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Bürste 3 geführt ist. An einem an dem Bürstenhalter angesetzten Armpaar 4 ist in einem Gelenk 5 ein Teil 6 angelenkt, der über einen federartigen Ansatz'1 den Anpressdruck auf die Bürste ausübt.
Der Teil 6 ist hiebei durch eine Feder 8 gegen den Bürstenhalter verspannt. Der Angriffspunkt der Feder an dem Teil 6 wird durch ein Gelenk 9 gebildet, das an dem Ende eines Bolzens 10 sitzt, der in dem Teil 6 in einer zur Richtung des Federzuges geneigten Bohrung-H geführt verschiebbar ist.
An dem aus der Bohrung 11 des Teiles 6 herausragenden Ende des Bolzens ist eine Mutter J2 an- geordnet, durch die der Bolzen angezogen werden kann.
Auf diese Weise verschiebt sich die Stellung des Gelenkes 9 in der Weise, dass sowohl die Federspannung als auch der Hebelarm, unter dem die Feder an dem Teil 6 angreift, geändert wird.
Infolge der Wahl des Winkels der Führungsgeraden als Ersatz der genauen Kurve ist hiebei die Abhängigkeit so bestimmt, dass der Anpressdruek, der auf die Bürste ausgeübt wird, bei jeder Federspannung wenigstens innerhalb der betriebsmässig in Frage kommenden Abnutzungsbereiche der Bürsten von der Bürstenhöhe unabhängig ist.
Die Bestimmungsgleichungen für die Lage der Federendpunkte bei verschiedener Federnachspannung und gleichbleibendem Anpressdruck sind folgende :
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Die Bedeutung der einzelnen Zeichen in diesen Gleichungen ergibt sich aus dem Diagramm in Fig. 2. Der Punkt JL bedeutet bei Zugrundelegung der Bezeichnungen in Fig. 1 den Aufhängepunkt der Feder 8 an dem Haltersystem 1. Der Punkt B entspricht dem Hebeldrehpunkt 5 in Fig. 1, in dem der Teil 6 an dem Teil j ! angelenkt ist. Der Punkt C entspricht dem Angriffspunkt der Feder 8 an dem beweglichen Teil 6 in der einen äussersten Betriebslage, der Punkt C'dem Angriffspunkt der Feder in der andern Grenzstellung,'1 bedeutet den Winkel zwischen den beiden äussersten Betriebslagen.
D stellt den Punkt dar, an dem die Feder 8 in dem nicht elastischen Zwischenglied eingehängt ist. i ! ist die Länge der Feder in der einen Endlage, e ist der Abstand der Feder vom Aufhängepunkt 9. ss ist der Winkel, den die Feder 8 in der einen Grenzlage mit der Verbindungslinie des Angriffspunktes der Feder am festen Halterteil und
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dem Hebeldrehpunkt einschliesst, y ist der entsprechende'Winkel für die andere Grenzlage der Feder. s ist der Winkel, den die Verbindungsgerade der Punkte 0 B (5, 9 in Fig. 1) mit der Senkrechten auf die eine Grenzlage der Feder bildet.
Zur Berechnung der einzelnen Punkte der Kurve, längs welcher die Verstellung der Federndpunkte erfolgen muss, ist von bestimmten Werten der Grössen α, e. l und γ auszugehen. Die Winkel ss und s errechnen sich damit aus den vorstehend angegebenen Gleichungen.
Für eine andere Federspannung (für welche I und y andere Werte annehmen) ergibt sich z. B. ein anderes Wertepaar, °, dem der Punkt C, entspricht. Die Kurve C, 01 stellt also den geometrischen Ort der Federendpunkte gemäss der Erfindung dar.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel be- schränkt ; insbesondere ist sie auch bei Bürstenhaltern anderer Art möglich, bei denen der Anpressdruck beispielsweise durch Druckfedern ausgeübt wird, soweit nur hiebei der Bedingung genügt ist, dass die durch eine Einstellung der Federspannung bedingte Änderung etwa durch eine entsprechende Änderung des wirksamen Hebelarmes kompensiert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Bürstenhalter für elektrische Maschinen, bei dem der Anpressdruck von einer nachspannbaren Feder abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachspanneinrichtung für die Feder derart durchgebildet ist, dass gleichzeitig mit einer Änderung der Federspannung der wirksame Hebelarm, an dem die Feder wirkt, derart geändert wird, dass bei jeder Spanuungseinstellung der auf die Bürste ausgeübte Anpressdruck von der durch die Bürstenabnutzung veränderlichen Bürstenhöhe unabhängig ist.