CH669071A5

CH669071A5 - IMPREGNATED CARBON BRUSHES FOR ELECTRICAL MACHINES.

Info

Publication number: CH669071A5
Application number: CH327785A
Authority: CH
Inventors: Alois Dr Rer Nat Dipl- Kindler
Original assignee: Ringsdorff Werke Gmbh
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1985-07-29
Publication date: 1989-02-15
Also published as: JPS6168874A; DE3431533C2; DE3431533A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Gegenstand der Erfindung ist eine imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. The invention relates to an impregnated carbon brush for electrical machines and a method for their production.

Unter dem Begriff «Kohlebürste» werden aus Kohlenstoff, natürlichem oder künstlichem Graphit, Gemischen dieser Stoffe, gegebenenfalls auch mit metallischen Zusätzen, bestehende Kontaktstücke für elektrische Gleitkontakte, besonders für dynamoelektrische Maschinen verstanden. Zur Anpassung an die variablen Betriebsbedingungen sind Bürsten in der Regel mit einem Imprägniermittel versehen, welches Kommutierungsfähigkeit, Verschleiss und andere Betriebseigenschaften verbessert. Beispiele solcher Imprägniermittel sind Fette, Wachse, Paraffine, natürliche und künstliche Harze. Es ist schliesslich auch bekannt, zur Erzeugung eines auch unter trockenen atmosphärischen Bedingungen hinreichend funktionsfähigen Gleitfilms Bürsten mit Halogenderivaten von Alkanen oder Alkenen, z.B. Trichlorethylen, mit chlorierten Verbindungen des Benzols und Naphthalins und besonders mit chlorierten höhermolekularen Kohlenwasserstoffen zu imprägnieren (DE-AS 1 090 304). Die als Chlorparaffine bezeichneten Verbindungen enthalten wenigstens acht Kohlenstoffatome und etwa 40 bis 60 Gew.-% Chlor. The term “carbon brush” is understood to mean contacts made of carbon, natural or artificial graphite, mixtures of these materials, possibly also with metallic additives, for electrical sliding contacts, particularly for dynamoelectric machines. To adapt to the variable operating conditions, brushes are usually provided with an impregnating agent, which improves commutation, wear and other operating properties. Examples of such impregnating agents are fats, waxes, paraffins, natural and artificial resins. Finally, it is also known to brush with halogen derivatives of alkanes or alkenes, e.g., to produce a sliding film which is sufficiently functional even under dry atmospheric conditions. Trichlorethylene, to be impregnated with chlorinated compounds of benzene and naphthalene and especially with chlorinated higher molecular weight hydrocarbons (DE-AS 1 090 304). The compounds referred to as chlorinated paraffins contain at least eight carbon atoms and about 40 to 60% by weight of chlorine.

Ein wichtiger, die Funktionsfähigkeit der Bürste beeinträchtigender Parameter ist die vom Gleitkontakt ausgehende Funkstörung. Es ist bekannt, Funkstörspannung, Störleistung, Dauer und Häufigkeit der Störung durch bauliche Veränderungen der elektrischen Maschinen, durch Drosselspulen und dgl. zu vermindern. Der technische Aufwand für die Einstellung eines normgerechten Störpegels mit diesen Mitteln ist gegebenenfalls sehr gross. An important parameter affecting the functionality of the brush is the radio interference from the sliding contact. It is known to reduce radio interference voltage, interference power, duration and frequency of interference by structural changes in the electrical machines, by choke coils and the like. The technical effort for setting a standard-compliant interference level with these means is possibly very large.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, elektrische Gleitkontakte durch eine Imprägnierung der Kontaktbürste zu entstören. The invention is therefore based on the object of suppressing electrical sliding contacts by impregnating the contact brush.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer imprägnierten Kohlebürste gelöst, die vernetzte chlorhaltige Polymere enthält, welche sich von wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe chlorierte Organochlorsilane und chlorierte Organosiloxane ableiten. The object is achieved according to the invention with an impregnated carbon brush which contains crosslinked chlorine-containing polymers which are derived from at least one compound from the group of chlorinated organochlorosilanes and chlorinated organosiloxanes.

Unter dem Begriff «chlorierte Organochlorsilane» und «chlorierte Organosiloxane» werden im folgenden Chlorsilane bzw. Siloxane verstanden, deren organische Reste Chlor enthalten und durch Hydrolyse oder Alkoholyse chlorierte Silanole bilden, die sofort weiter zu einer hochmolekularen Substanz kondensieren. Das Kondensationsprodukt ist im wesentlichen ein chloriertes Organopolysiloxan. Vorzugsweise entält die Bürste 0,5 bis 5% des chlorhaltigen Polymeren, grössere Gehalte können für sehr schwierige Bedingungen nötig sein, Gehalte unter 0,5% ergeben häufig keinen ausreichenden Effekt. In the following, the terms “chlorinated organochlorosilanes” and “chlorinated organosiloxanes” are understood to mean chlorosilanes or siloxanes, the organic residues of which contain chlorine and form chlorinated silanols by hydrolysis or alcoholysis, which immediately condense further to form a high-molecular substance. The condensation product is essentially a chlorinated organopolysiloxane. The brush preferably contains 0.5 to 5% of the chlorine-containing polymer, larger contents may be necessary for very difficult conditions, contents below 0.5% often do not produce a sufficient effect.

Zur Herstellung der imprägnierten Bürste wird der Bürstenkörper erfindungsgemäss durch Tauchen in eine Schmelze oder in eine Lösung mit wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe chlorierter Organochlorsilane und chlorierter Organosiloxane imprägniert und zur Vernetzung des Imprägniermittels in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre erhitzt. To produce the impregnated brush, the brush body is impregnated according to the invention by immersion in a melt or in a solution with at least one compound from the group of chlorinated organochlorosilanes and chlorinated organosiloxanes and heated in a water vapor-containing atmosphere for crosslinking the impregnating agent.

Geeignete Verbindungen sind im Temperaturbereich zwischen etwa 0 und 100°C flüssig oder löslich. Bevorzugte Lösungsmittel sind besonders Ketone, Ester und aromatische Kohlenwasserstoffe. Zweckmässig verwendet man Lösungen, die eine technisch einfache Einstellung des vorgesehenen Imprägniermittelgehalts in der Bürste durch Änderungen der Konzentration ermöglichen. Zur Einstellung des bevorzugten gehalts enthalten die Lösungen etwa 5 bis 25% chlorierte Organochlorsilane bzw. Organosiloxane. Lösungen haben zudem eine vergleichsweise kleine Zähigkeit, was die Imprägnierung erleichtert. Bevorzugte Imprägniermittel sind chlorierte Organochlorsilane, die bei den normalen Arbeitstemperaturen schneller hydrolisiert werden und kondensieren als chlorierte Organosiloxane. Im allgemeinen reicht es aus, die Bürste in die Lösung oder Schmelze zu tauchen; oder in bekannter Weise evakuiert man die Bürste zuvor und erhöht nach Eintauchen der Bürste in die Flüssigkeit den Druck auf das Imprägniermittel. Die Imprägnierzeit ergibt sich im wesentlichen aus Bür-stengrösse und Porengrössenverteilung, im allgemeinen genügen etwa 15 bis 30 min zur Durchimprägnierung des Bürstenkörpers. Suitable compounds are liquid or soluble in the temperature range between about 0 and 100 ° C. Preferred solvents are especially ketones, esters and aromatic hydrocarbons. Appropriately, solutions are used which allow a technically simple setting of the intended impregnant content in the brush by changing the concentration. To adjust the preferred content, the solutions contain about 5 to 25% chlorinated organochlorosilanes or organosiloxanes. Solutions also have a comparatively low toughness, which makes impregnation easier. Preferred impregnating agents are chlorinated organochlorosilanes, which hydrolyze faster at normal working temperatures and condense than chlorinated organosiloxanes. In general, it is sufficient to immerse the brush in the solution or melt; or in a known manner, the brush is evacuated beforehand and, after the brush has been immersed in the liquid, the pressure on the impregnating agent is increased. The impregnation time essentially results from the brush size and pore size distribution, in general about 15 to 30 minutes are sufficient for the impregnation of the brush body.

Die imprägnierte Bürste wird zur Entfernung des Lösungsmittels getrocknet und bevorzugt in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre auf etwa 100°C erhitzt, Dauer der Wärmebehandlung etwa 5 bis 30 min. Das Imprägniermittel hydrolisiert unter diesen Bedingungen und kondensiert zu einem festen Polymeren, im wesentlichen zu chlorierten Organopolysiloxanen, der in den Poren der Bürste fixiert ist. The impregnated brush is dried to remove the solvent and is preferably heated to about 100 ° C. in a steam-containing atmosphere, the heat treatment takes about 5 to 30 minutes. The impregnating agent hydrolyzes under these conditions and condenses to a solid polymer, essentially chlorinated organopolysiloxanes, which is fixed in the pores of the brush.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kohlebürsten mit Lösungen von Organopolysiloxanen zu imprägnieren und die imprägnierte Bürste auf etwa 1475 °C zu erhitzen (SU-PS 197 737). Da das Imprägniermittel dabei pyrolisiert, enthält die gebrauchsfertige Bürste kein Organopolysiloxan. Nach den der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnissen senken zudem nichtchlorierte Organopolysiloxane als Imprägniermittel von Bürsten den Funkstörpegel nicht, und auch mit Chlorparaffinen wird keine wesentliche Verringerung des Störpegels erzielt. Der Effekt chlorierter Organopolysiloxane ist offenbar darauf zurückzuführen, dass die Patinabildung verbessert und noch gebildete Funken durch das Halogen gelöscht werden. It has already been proposed to impregnate carbon brushes with solutions of organopolysiloxanes and to heat the impregnated brush to about 1475 ° C. (SU-PS 197 737). Since the impregnating agent pyrolises, the ready-to-use brush does not contain any organopolysiloxane. According to the findings on which the invention is based, non-chlorinated organopolysiloxanes as impregnating agents for brushes do not reduce the radio interference level, and chlorine paraffins do not significantly reduce the interference level either. The effect of chlorinated organopolysiloxanes is apparently due to the fact that patina formation is improved and sparks that are still formed are extinguished by halogen.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

669 071 669 071

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen und Figuren erläutert. The invention is explained below using examples and figures.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 den Funkstörspannungs-Pegel als Funktion der Frequenz einer imprägnierten und einer nichtimprägnierten Bürste, 1 shows the radio interference voltage level as a function of the frequency of an impregnated and a non-impregnated brush,

Fig. 2 die Störleistung als Funktion der Frequenz einer imprägnierten und einer nichtimprägnierten Bürste. 2 shows the interference power as a function of the frequency of an impregnated and a non-impregnated brush.

In Fig. 1 ist der Funkstörspannungs-Pegel einer Schlagbohrmaschine, Leistung 1000 W, dargestellt. Der Kurvenzug A wurde gemessen (Din 57875) für nichtimprägnierte Bürsten, Kurvenzug B für imprägnierte Bürsten. Die Bürsten waren mit einer 8%igen Lösung von 1.3.3.3-Tetrachlorpropylmethyl-dichlorsilan in Aceton imprägniert und im Wasserdampf auf 100°C erhitzt worden. Der Imprägniermittelgehalt betrug etwa 2%. In Fig. 1 the radio interference voltage level of an impact drill, power 1000 W, is shown. Curve A was measured (Din 57875) for non-impregnated brushes, curve B for impregnated brushes. The brushes were impregnated with an 8% solution of 1.3.3.3-tetrachloropropylmethyl dichlorosilane in acetone and heated to 100 ° C in the steam. The impregnating agent content was about 2%.

5 In Fig. 2 ist die Störleistung eines Bohrhammers, 540 W, dargestellte betrieben mit nichtimprägnierten Bürsten (C) und imprägnierten Bürsten (D). Dargestellt ist ebenfalls die Grenze für den Funkstörgrad N (DIN 57875). Imprägniert wurde mit einer 15%igen Lösung von 1.3.3.3-Tetrachlorpropylmethyltri- 5 In Fig. 2, the interference power of a hammer drill, 540 W, shown operated with non-impregnated brushes (C) and impregnated brushes (D). The limit for radio interference level N (DIN 57875) is also shown. Was impregnated with a 15% solution of 1.3.3.3-tetrachloropropylmethyltri-

lo methoxysilan in Benzol. Die Erhitzungsdauer in Wasserdampf betrug etwa 15 min, der Imprägniermittelgehalt etwa 4%. lo methoxysilane in benzene. The heating time in steam was about 15 minutes, the impregnating agent content about 4%.

v v

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

669 071

1. Impregnated carbon brush for electrical machines, characterized in that the brush contains crosslinked chlorine-containing polymers which are derived from at least one compound from the group of chlorinated organochlorosilanes and chlorinated organosiloxanes.

2. Carbon brush according to claim 1, characterized in that the brush contains crosslinked chlorinated organopolysiloxanes.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Carbon brush according to claim 1 or 2, characterized in that the brush contains 0.5 to 5% crosslinked chlorine-containing polymers.

4. A method for producing a carbon brush according to any one of claims 1-3, characterized in that the brush is impregnated by immersion in a melt or in a solution with at least one compound from the group of chlorinated organochlorosilanes and chlorinated organosiloxanes and for crosslinking the impregnating agent in one steam-containing atmosphere is heated.

5. The method according to claim 4, characterized in that a between 0 and 100 ° C liquid or soluble in a solvent impregnating agent is used.

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that keto-ne, esters or aromatic hydrocarbons are used as solvents for the impregnating agent.

7. The method according to claim 6, characterized in that solutions containing 5-25% of chlorinated organochlorosilanes or chlorinated organosilanes are used.

8. The method according to any one of claims 4-7, characterized in that the brush is impregnated for 15-30 minutes.

9. The method according to claim 8, characterized in that the impregnated brush is heated to about 100 ° C in the water vapor-containing atmosphere.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the impregnated brush is treated for 5-30 minutes in the water vapor-containing atmosphere.