CH629708A5

CH629708A5 - Process for producing a collector shoe for current collectors of electric railways and collector shoe produced according to this process

Info

Publication number: CH629708A5
Application number: CH680677A
Authority: CH
Inventors: Wilhelm Buchberger
Original assignee: Wilhelm Buchberger
Priority date: 1977-01-19
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1982-05-14
Also published as: AT349060B; AU510942B2; DE2718759A1; FR2378074B1; ATA29677A; FR2378074A1; SE7707020L; IT1085237B; AU2839377A; BE856263A; GB1551193A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifstücks für Stromabnehmer elektrischer Bahnen, wobei ein Kunstkohlekörper mit einem metallischen Träger elektrisch leitend verbunden und die gegenseitigen Kontaktflächen des Kunstkohlekörpers und des metallischen Trägers zumindest bereichsweise verklebt werden. The invention relates to a method for producing a contact strip for current collectors of electrical railways, wherein a charcoal body is electrically conductively connected to a metallic carrier and the mutual contact surfaces of the charcoal body and the metallic carrier are glued at least in regions.

Die Erfindung betrifft auch ein nach diesem Verfahren hergestelltes Schleifstück, bei dem der Kunstkohlekörper mit dem Träger durch wenigstens eine zumindest einen Teil der gegenseitigen Kontakflächen von Träger und Kohlekörper bedeckende Klebschicht verbunden ist. The invention also relates to a grinding piece produced by this method, in which the synthetic carbon body is connected to the carrier by at least one adhesive layer covering at least part of the mutual contact surfaces of the carrier and the carbon body.

Aus der österreichischen Patentschrift Nr. 331 856 ist ein Kohleschleifstück für elektrische Triebfahrzeuge bekannt, bei welchem die Kohle durch sogenannte Klebefolien mit ihrem Träger verbunden ist. Ein solches Verfahren bietet gegenüber den herkömmlichen Klebemethoden, welche vorzugsweise im Auftragen von pastösen bzw. flüssigen Klebstoffen auf die zu verbindenden Teile bestehen, erhebliche Vorteile, da die Klebefolien unter Druckanwendung ihre ursprüngliche Form beibehalten, so dass definierbare klebstofffreie Zonen zur Stromübertragung erhalten bleiben. From Austrian patent specification No. 331 856 a coal grinding piece for electric traction vehicles is known, in which the coal is connected to its carrier by so-called adhesive films. Such a method offers considerable advantages over the conventional adhesive methods, which preferably consist in the application of pasty or liquid adhesives to the parts to be joined, since the adhesive films retain their original shape when pressure is applied, so that definable adhesive-free zones for power transmission are retained.

Solche Klebefolien bestehen im allgemeinen aus dünnen porösen Trägermaterialien, welche mit Klebstoffen beschichtet sind, die bereits Klebeeigenschaften im kalten Zustand besitzen. Unter diesen Klebefolien gibt es einige Gruppen, welche thermisch relativ hoch belastbar sind, jedoch verlieren sie in Temperaturbereichen um 100 °C allgemein sehr rasch ihre ursprüngliche Festigkeit. Da aber moderne Triebfahrzeuge sehr hohe Leistungen installiert haben, können die Schleifstücktemperaturen oft über diese Temperaturgrenze ansteigen, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass sehr häufig thermische Wechselbelastungen auftreten. Daher sind solche, durch die österreichische Patentschrift Nr. 331 856 bekannt gewordene Schleifstücke nur beschränkt einsetzbar. Ausserdem vermisst man bei den herkömmlichen Klebefolien, welche aus verschiedenen und unterschiedlich reagierenden chemischen Substanzen bestehen, die Homogenität der Klebschicht, was erhebliche Nachteile mit sich bringt. Such adhesive films generally consist of thin porous carrier materials which are coated with adhesives which already have adhesive properties when cold. Among these adhesive films there are some groups that can withstand relatively high thermal loads, but they generally lose their original strength very quickly in temperature ranges around 100 ° C. However, since modern locomotives have installed very high outputs, the contact strip temperatures can often rise above this temperature limit, although it must also be taken into account that thermal alternating loads occur very frequently. Therefore, such grinding pieces, which have become known through the Austrian patent specification No. 331 856, can only be used to a limited extent. In addition, in the case of the conventional adhesive films, which consist of different and differently reacting chemical substances, the homogeneity of the adhesive layer is measured, which has considerable disadvantages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Schleifstücken auf der Basis des bisherigen, zu Beginn erwähnten Verfahrens zu verbessern, wobei nicht nur dieselben Vorteile wie bei der Verwendung von Kelbefolien erzielt werden sollen, sondern darüber hinaus auch noch ausreichende Festigkeitseigenschaften gegen hohe Schwingungsbelastungen bei hohen Temperaturen. The invention has for its object to improve the production of contact strips on the basis of the previous method mentioned at the beginning, whereby not only the same advantages as when using Kelbe films are to be achieved, but also also sufficient strength properties against high vibration loads high temperatures.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 gelöst. Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Schleifstück ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 6 gekennzeichnet. According to the invention, this object is achieved by the method according to claim 1. A contact strip manufactured according to this method is characterized according to the invention by the features of claim 6.

Ein derartiges Schleifstück besitzt gegenüber allen anderen bekannten Schleifstücktypen erhebliche Vorteile, die vor allem auf die hohe innere Zähigkeit der Kunstharzklebschicht zwischen Träger und Kohlekörper zurückzuführen sind. Es wurde nämlich festgestellt, dass es für den hier vorliegenden Anwendungsfall nur durch Verwendung von Kunstharz-Klebefilmen gelingt, derart zähelastische Verbindungen herzustellen, dass das Schleifstück auch bei den im Betrieb nicht selten auftretenden, hohen Temperaturen den durch Schwingungen relativ hoher Frequenz hervorgerufenen Wechselbelastungen standhält. Dies mag einerseits mit dem hochmolekularen Aufbau der in den Kunstharzklebefilmen enthaltenen polymeren Verbindungen und anderseits damit zusammenhängen, dass mittels solcher Klebefilme völlig porenfreie Klebeverbindungen ohne Lufteinschlüsse möglich sind. Hinzu kommt schliesslich noch, dass die Kunstharz-Klebefilme eine sehr gute chemische Resistenz zeigen, so dass die Klebschicht gleichzeitig als korrosions-schützender Überzug wirkt. Weiter besitzen die Kunstharz-Klebefilme als einzige unter der Gruppe der Kunstharzkleber die Eigenart, dass die Klebschichten auch nach der Aushärtung weitgehend ihre ursprüngliche Form beibehalten. So ist es möglich, ähnlich wie bei Verwendung von Klebefolien auch mit Kunstharzklebefilmen streng getrennte Zonen zu schaffen, welche einerseits als Klebezonen und anderseits als elektrische Kontaktzonen wirken. Such a contact strip has considerable advantages over all other known contact strip types, which are primarily due to the high internal toughness of the synthetic resin adhesive layer between the carrier and the carbon body. It was found that it was only possible to make such tough elastic connections for the application at hand by using synthetic resin adhesive films that the contact strip withstood the alternating loads caused by vibrations of relatively high frequency, even at the high temperatures that are not uncommon in operation. On the one hand, this may be related to the high molecular structure of the polymeric compounds contained in the synthetic resin adhesive films and, on the other hand, that completely pore-free adhesive connections without air inclusions are possible by means of such adhesive films. In addition, the synthetic resin adhesive films show very good chemical resistance, so that the adhesive layer also acts as a corrosion-protecting coating. Furthermore, the synthetic resin adhesive films are the only ones among the group of synthetic resin adhesives which have the peculiarity that the adhesive layers largely retain their original shape even after curing. It is possible, similarly to the use of adhesive films, to create strictly separate zones with synthetic resin adhesive films, which act on the one hand as adhesive zones and on the other hand as electrical contact zones.

Des weiteren, und dies ist gerade für die Herstellung von verklebten Schleifstücken ein beachtlicher Vorteil, hat man bei den gemäss der Erfindung benutzten, trockenen Kunstharz-Klebefilmen beispielsweise auf der Basis von synthetischen Elastomeren mit thermoplastischen und hitzehärtenden Harzen die Möglichkeit, auf eine Warmaushärtung zu verzichten, da auch hohe Klebefestigkeiten unter Einwir5 Furthermore, and this is a considerable advantage especially for the production of bonded contact strips, the dry synthetic resin adhesive films used according to the invention, for example on the basis of synthetic elastomers with thermoplastic and thermosetting resins, have the option of dispensing with thermosetting , because also high adhesive strengths under influence5

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kung von chemischen Lösungsmitteln erreicht werden. Auf diese Weise werden Spannungsprobleme vermieden, die bei einer Aushärtung unter Anwendung von Hitze speziell bei der Verklebung von Kohle und Aluminium wegen deren sehr unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten unver- 5 meidbar auftreten. chemical solvents. In this way, tension problems are avoided which inevitably occur when hardening using heat, especially when bonding coal and aluminum, because of their very different expansion coefficients.

Ein weiterer Vorteil der Kunstharz-Klebefilme besteht darin, dass die Klebschichten bis zu Temperaturen von etwa 200 °C einen Anstieg der ursprünglichen Scherfestigkeit erfahren, und diese Werte dann praktisch bis zum Endpunkt 10 beibehalten werden. Kurzzeitig darf die Temperatur sogar auf400 °C und noch etwa darüber ansteigen, ohne dass eine Delaminierung der Klebschichten erfolgt. Obwohl derartig hohe Temperaturen in der Praxis keinesfalls erreicht werden, offenbart sich gerade hierin, welche Sicherheitsreserven ein 15 Schleifstück nach der Erfindung bietet. Zwar gibt es auch pastose oder flüssige Klebstofftypen, die so hohe Temperaturen aushalten, doch haben sie - abgesehen von den einleitend genannten Nachteilen - alle den weiteren Nachteil, Another advantage of the synthetic resin adhesive films is that the adhesive layers experience an increase in the original shear strength up to temperatures of approximately 200 ° C., and these values are then practically maintained up to the end point 10. For a short time, the temperature may even rise to and above 400 ° C without delamination of the adhesive layers. Although such high temperatures are never reached in practice, it is precisely here that the safety reserves offered by a contact strip according to the invention are disclosed. There are also pasty or liquid types of adhesive that can withstand such high temperatures, but apart from the disadvantages mentioned in the introduction, they all have the further disadvantage that

dass ihnen die bei Schleifstücken zwingend erforderliche in- 20 nere Zähigkeit fehlt. that they lack the internal toughness that is absolutely necessary for contact strips.

Von hohem Wert bei der Verwendung von Kunstharz-Klebefilmen ist ferner die Tatsache, dass die damit erzielbaren Festigkeiten überdurchschnittlich gut sind und man 25 daher in der Lage ist, klebstoflfrei gebliebene Trägerteile durch beliebige mechanische Mittel sehr stark an die Kohle anzupressen, wodurch eine sehr gute elektrische Kontak-tierung zwischen Kohle und Träger erzielt wird. Dies ist nur bei derartig hochfesten und zähelastischen Klebeverbindun- 30 gen, wie sie durch Kunstharz-Klebefilme erreichbar sind, möglich, da sonst die Gefahr, dass die Kohle ausbricht, zu gross wäre. Also of great value when using synthetic resin adhesive films is the fact that the strengths that can be achieved with them are above average and that it is therefore possible to press carrier parts that have remained free of adhesive very strongly onto the carbon by any mechanical means, which makes it very good electrical contact between coal and carrier is achieved. This is only possible with such high-strength and tough-elastic adhesive connections as can be achieved with synthetic resin adhesive films, since otherwise the risk of the coal breaking out would be too great.

Es ist ohne weiteres möglich, die Art und die Form des Klebefilms den jeweiligen konstruktiven Verhältnissen an- 35 zupassen. Insbesondere lassen sich die Schichtstärken durch die Wahl verschieden starker Filme bzw. durch Übereinan-derliegen mehrerer Kunstharz-Klebefilme variieren. It is easily possible to adapt the type and shape of the adhesive film to the respective structural conditions. In particular, the layer thicknesses can be varied by choosing films of different thicknesses or by stacking several synthetic resin adhesive films.

Ausserdem haben die Kunstharz-Klebefilme noch den unschätzbaren Vorteil, dass Mischfehler, wie sie bei flüssigen bzw. pastösen Mehrkomponentenklebern ohne weiteres vorkommen können, ausgeschlossen bleiben. In addition, the synthetic resin adhesive films have the inestimable advantage that mixing errors that can easily occur with liquid or pasty multi-component adhesives are excluded.

Das Schleifstück nach der Erfindung wird ausgehend von einem metallischen Träger und einem Kunststoffkohlekörper wie folgt hergestellt: The contact strip according to the invention is produced from a metallic carrier and a plastic carbon body as follows:

Ein Kunstharzklebefilm, der zunächst noch keine Klebeeigenschaften besitzt, und in den bereits Metallgitter, Metallfolien oder feinst verteilte Metallkörper eingebettet sein können, wird in den zu verklebenden Bereichen des metallischen Trägers und des Kunstkohlekörpers angeordnet. Nachfolgend werden der metallische Träger und der Kunstkohlekörper aufeinander gelegt. Nun können sie erhitzt werden, bis die Kustharzklebeschicht ausgehärtet ist. A synthetic resin adhesive film which initially does not yet have any adhesive properties and in which metal grids, metal foils or finely divided metal bodies can already be embedded is arranged in the areas of the metallic carrier and the carbon body to be bonded. The metallic carrier and the charcoal body are then placed on top of one another. Now they can be heated until the synthetic resin adhesive layer has hardened.

Alternativ oder zusätzlich können die Kunstharzklebefilme auch vor dem Zusammenfügen der zu verklebenden Teile mittels eines geeigneten chemischen Lösungsmittels aktiviert werden. Alternatively or additionally, the synthetic resin adhesive films can also be activated by means of a suitable chemical solvent before the parts to be bonded are joined together.

In der Zeichnung ist ein Schleifstück nach der Erfindung in beispielsweise gewählten Ausführungsformen dargestellt. In the drawing, a contact strip according to the invention is shown in, for example, selected embodiments.

Die Fig. 1 zeigt ein Schleifstück im Schnitt, wobei mit 1 der Kohlekörper, mit 2 zwei getrennte Klebschichten (Schichtstärke vergrössert), mit 3 eine metallische Einläge (vergrössert) und mit 4 ein Metallträger bezeichnet ist. 1 shows a grinding piece in section, with 1 the carbon body, 2 two separate adhesive layers (layer thickness increased), 3 a metallic insert (enlarged) and 4 a metal support.

Die Fig. 2 zeigt ebenso ein erfindungsgemässes Schleifstück im Schnitt. Hier ist der Kohlekörper 1 über nur eine einzige Klebschicht mit dem Metallträger 4 verbunden. Zwei elastische Metalleinlagen 3 sind beidseits der Klebschicht 2 angeordnet. Fig. 2 also shows a contact piece according to the invention in section. Here, the carbon body 1 is connected to the metal carrier 4 via only a single adhesive layer. Two elastic metal inserts 3 are arranged on both sides of the adhesive layer 2.

Die Fig. 3 zeigt ein Schleifstück mit einerseits hochgezogener Trägerflanke im Schnitt, wobei wiederum mit 1 der Kohlekörper, mit 2 mehrere, verteilt angeordnete Klebschichten, welche zur besseren elektrischen Leitbarmachung feinst verteilte, aber nicht gezeichnete Metalleinlagen besitzen können, und mit 4 der Metallträger bezeichnet ist, bzw. sind. Eine der Klebschichten 2 ist zwischen Trägerflanke und Kohlekörper 1 angeordnet. Fig. 3 shows a slider with a raised side of the carrier in section, again with 1 the carbon body, with 2 several, distributed adhesive layers, which can have finely distributed but not shown metal inserts for better electrical conductivity, and with 4 the metal carrier is or are. One of the adhesive layers 2 is arranged between the carrier flank and the carbon body 1.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. A method for producing a contact strip for current collectors of electrical railways, wherein a charcoal body is electrically conductively connected to a metallic carrier and the mutual contact surfaces of the charcoal body and the metallic carrier are bonded at least in regions, characterized in that at least one synthetic resin adhesive film, which in the cold state does not have any Has adhesive properties, placed in the area to be bonded and then the two parts to be bonded together to achieve the adhesive bond and then the or all synthetic resin adhesive films are treated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the two parts to be glued are heated until all synthetic resin adhesive films have hardened.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that all synthetic resin adhesive films are activated by a chemical solvent.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that metal grids, metal foils or finely divided metal bodies are embedded in all adhesive films before they are processed.

5. The method according to claim 1, characterized in that the synthetic resin adhesive film is produced from a synthetic resin based on acrylonitrile-phenolic resin, nylon-epoxy resin, epoxy-phenolic resin or mixtures thereof.

6. Grinding piece produced by the method according to claim 1, in which the synthetic carbon body is connected to the carrier by at least one adhesive layer (2) covering at least part of the mutual contact surfaces of the carrier and carbon body, characterized in that the adhesive layer is a synthetic resin adhesive layer (2). is.

7. Contact strip according to claim 6, characterized in that the adhesive layer (2) only partially covers the mutual contact surfaces between the metallic carrier and the carbon body.

8. Contact strip according to claim 6 or 7, characterized in that the metallic carrier (4) has the carbon body (1) laterally encompassing metal flanks connected to it via at least partially arranged adhesive layers (2).

9. Contact strip according to one of claims 6 to 8, characterized in that the contact surfaces of the carrier and / or the carbon body are surface-treated, in particular metallized, in order to achieve a roughness depth sufficient for partial penetration of the adhesive layer.