CN115410747A - 导电的无纺布、包括这种无纺布的接地环及其配置 - Google Patents

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Abstract

一种导电的无纺布，包括具有第一电导率的原料无纺布。所述原料无纺布包括具有第二电导率的导电粒子，其中所述第二电导率大于所述第一电导率。一种由这种无纺布形成的接地环。

Description

导电的无纺布、包括这种无纺布的接地环及其配置
技术领域
本发明涉及一种导电的无纺布，一种包括这种无纺布的接地环及其配置。
背景技术
导电的无纺布已众所周知，例如应用在“电动汽车”领域的接地环上。特别是针对这种应用，导电的无纺布具有特别低的电阻并因此具有特别高的电导率是有利的。迄今为止，用于上述应用的无纺布仍然具有50Ω至500Ω的电阻，这对于例如与机动车辆的电动机有关的电磁兼容性来说过高。
DE 10 2018 105 376 A1公开了一种接地环和包括这种接地环的配置。
接地环被设计为用于密封环的上游密封件且由导电的材料制成，该导电的材料在正常使用期间以抵靠的方式接触待接地的第一机器元件的表面。正如第一机器元件一样由导电的材料制成且与第一机器元件同轴布置的第二机器元件接地至规定的地电位，其中第一机器元件与第二机器元件通过接地环以导电的方式相连。
DE 10 2013 000 982 A1公开了一种密封件，该密封件包括具有至少一个动态受力的密封唇和形成为接地环的上游密封件。上游密封件以一轴向间隔与密封唇相邻布置且由导电的材料制成。密封唇和上游密封件以抵靠的方式围绕待密封的第一机器元件的待密封表面，其中第一机器元件以一径向间隔与第二机器元件相邻布置。密封环和上游密封件布置在由径向间隔形成的间隙中。第二机器元件接地至规定的地电位，其中第一机器元件和第二机器元件分别以抵靠的方式与上游密封件接触，从而以导电的方式彼此相连。
上游密封件形成为电位均衡环且例如由用PTFE浸渍的、导电的无纺布制成。因此，排除了通过电压击穿而导致的机器元件的机械损坏。在没有电位均衡的情况下，机器元件不同大小的电位通过电压击穿得到均衡，这可能导致彼此密封的机器元件的机械损坏。具有不同电位的机器元件彼此距离越近，这种电压击穿的可能性就越大。电压击穿可能引起带有相对较低电荷的机器元件上的材料剥落且引起发生电压击穿的区域中材料结构的变化。
DE 10 2014 010 269 A1公开了另一种上游密封件。上游密封件包括由导电且透气的材料制成的大体呈圆环形的圆盘和支撑体，其中该圆盘相对于支撑体形成为单独制造的单独部件且与支撑体相连接。
支撑体可以通过密封环形成。
上游密封件不仅具有电位均衡的任务，还具有防止环境中的污染物渗入密封环的密封唇的任务。
上游密封件是一个解耦的电桥。就此而言，“解耦的”理解为，例如与上游密封件结合的密封环的密封功能与电桥的功能(即避免电压击穿且引起机器元件之间的电位均衡的功能)解耦。
WO 2017/148586 A1公开了一种轴体接地环，该轴体接地环用于将感应电压或电荷从第一机器元件(优选为轴体)释放到第二机器元件。轴体接地环具有由导电材料制成的环形的壳体，该壳体与一个机器元件以导电的方式连接且与至少一个放电元件处于导电连接。由于制造工艺的原因，放电元件呈圆盘形，其同样由导电的材料制成且与另一个机器元件处于导电连接。放电元件可以由带有导电填料的PTFE材料制成。银漆被公开作为导电材料，特别是当银漆由非导电材料制成时，其优选完全围绕放电元件。因此，银漆易于涂敷至放电元件的基体上，且具有极低的电阻率。放电元件是至少在其一部分圆周上延伸的圆盘形的放电体。
在周向上观察，放电体的弹性弯曲的边缘区域可以设置有边缘敞开的缝隙。以某个数目和/或长度来施加这些缝隙，使得一方面边缘区域抵靠在第一机器元件或第二机器元件的复位力足够大，从而使得导电材料的足够导电的表面抵靠在相应的机器元件上，然而另一方面，复位力小到使得摩擦最小。
发明内容
本发明的目的在于，以某种方式对导电的无纺布和配置有所述导电无纺布的接地环进行改进，使得所述导电的无纺布具有特别低的电阻且因而具有特别高的电导率，从而使得这种接地环也可以很好地与电动汽车结合使用。
本发明用以达成上述目的的解决方案为，提供一种导电的无纺布，包括具有第一电导率的原料无纺布，其中原料无纺布包括具有第二电导率的导电粒子，且其中第二电导率大于第一电导率。
与原料无纺布相比，导电粒子具有改进的电导率，因此无纺布的电导率总体得到了改善。
由于导电粒子，在运行期间电阻可以≤10Ω，在崭新状态下甚至可以≤1Ω，且由此明显低于没有导电粒子的常规无纺布。
优选地，所述粒子具有30％至60％的重量比例。在此有利的是，无纺布中存在足够多的用于实现良好电导率的粒子，且这些粒子均匀地分布在无纺布中。此外有利的是，这样的重量比例可以比更高的重量比例更经济地实现。小于30％的重量比例导致无纺布的电导率增幅过小。
在重量比例大于60％的情况下，通过导电粒子而改进的无纺布的刚性增加且挠性减少。由此，径向力和压力增大，这可能导致磨损增加。此外，在导电粒子比例较高的情况下，无纺布中的弹性体的交联性进而是化学耐性下降。
优选地，所述粒子具有3μm至8μm的粒度。这种粒子粒度可以以特别过程可靠的方式引入到原料无纺布中。如果例如通过浸渍将导电粒子施加到原料无纺布上，那么这种粒度的粒子就不会不被期望地在浸渍浴中沉降。
这些优点无法再通过超出所述及范围的粒子来实现或只能有限地实现。
在导电的无纺布作为接地环和上游密封件与径向轴密封环结合使用的情况下，粒度明显大于8μm的粒子会导致径向轴密封环失效，因为无纺布中的粒子可能会进入密封环的密封边沿之下。无纺布的透气性也可能变得很低，以至于与其在功能上相关的密封环，例如其泵送效果，不再可靠地起作用。
根据一种有利的技术方案，所述粒子可以由银粒子形成。银粒子具有特别高的电导率且因而特别适合于显著提高原料无纺布的电导率。即使粒子的重量比例仅相对较小，例如在上述30％和60％之间的范围内，也可以通过银粒子特别高的电导率来实现电导率的这种显著提高。
所述原料无纺布可以包括纤维粗度为4μm至10μm的纤维。这种纤维粗度是有利的，因为由此产生了各向异性的结构且无纺布的纤维端部总是连接要以导电方式彼此连接的两个机器元件，即例如轴体和围绕轴体的壳体。
有利地，粒子的粒度大体上与无纺布纤维的纤维粗度相对应。
通过纤维粗度的这种设计方案使得无纺布不会不期望地变硬，从而使得在正常使用无纺布期间，纤维在较长的使用期限内不会断裂且提供了所需的透气性。
根据一种有利的实施例，所述原料无纺布可以包括纤维长度为10mm至14mm的纤维。在此有利的是，对于大多数使用情况，通过这种纤维长度的纤维实现了无纺布的期望的刚性/挠性。
所述原料无纺布额外地包括PTFE粒子。特别是当导电的无纺布动态受力时，例如即使将其作为接地环与密封件(例如密封环)结合使用时，通过这样的措施减少了摩擦且由此减少磨损。
所述PTFE粒子可以具有5％至15％的重量比例。对于大多数应用，这种重量比例足够用于在正常使用期间将摩擦减少到最低。此外有利的是，由于PTFE粒子的的重量比例低，从经济角度来看，这种无纺布能够以相对较低的成本制造。
所述无纺布的厚度为0.4mm至0.8mm。具有这种厚度的无纺布一方面具有较高的电导率且另一方面具有良好的弹性，以便以抵靠的方式围绕/接触与其接触的机器元件。
所述无纺布的单位面积重量可以为500g/m2至1000g/m2。在此有利的是，由无纺布制成的机器元件，例如接地环仅具有极小的总重量。接地环与密封环组合成一个功能性单元，接地环的重量实际上可以忽略不计。此外，这种单位面积重量是有利的，无纺布在浸渍后被浸渍剂充分浸润且确保了无纺布的弹性特性与其电导性的结合。
更小或更大的单位面积重量具有缺点，特别是电导性不足，和/或无纺布的机械特性不适用于多种应用。
根据DIN 3761，在轴体上进行测量的径向力测量中，在所述无纺布的由制造决定的状态下，所述无纺布的线压力为0.1N/mm至0.8N/mm。
所述范围特别有利，因为较高的线压力增加摩擦，从而增加热量的产生，由此因无纺布的非期望的早期老化而减少使用寿命。
较低的线压力可能导致无纺布不再用作导电的机器元件；无纺布作为接地环在动态应力下将不再可靠地接触径向相邻的机器元件。
可以以如下方式来制造例如前述的导电的无纺布，即用包括导电粒子的浸渍剂浸渍原料无纺布。
浸渍剂可以施加在原料无纺布的两侧或一侧上。
仅在原料无纺布的一侧施加浸渍剂具有如下优点，即在此使用了更少的浸渍剂且由此可以以更低的成本制造无纺布。
另一优点是，仅一侧浸渍的无纺布盘得到了定向。如果无纺布盘例如结合径向轴密封环使用且与这个径向轴密封环粘接，则视具体装配方向，在粘接时无纺布盘经浸渍的一侧必须背离或朝向径向轴密封环。在穿入轴体或滑到轴体上时，视具体装配方向，无纺布盘的外边缘区域向一侧或另一侧弯曲，其中必须确保在装配状态下，浸渍侧接触轴体和壳体，以便建立导电的连接。这种定向的粘接在工艺控制上也是有利的。
此外，本发明涉及一种接地环，包括如前所述的由导电的无纺布形成的无纺布环。这种接地环可以应用在电动汽车领域。
无纺布环可以固定在导电的支撑环上。可以通过粘合或机械的方式、例如通过夹紧进行固定。
此外，主张一种配置，包括这种接地环、第一机器元件和第二机器元件，其中接地环以抵靠的方式接触第一机器元件的待密封表面，其中第一机器元件与第二机器元件同轴布置，其中第一机器元件以一径向间隔与第二机器元件相邻布置，其中接地环布置在径向间隔所形成的间隙中，其中第二机器元件接地至规定的地电位，且其中第一机器元件和第二机器元件分别以抵靠的方式与接地环接触，从而以导电的方式彼此相连。第一机器元件由轴体或者围绕轴体的壳体形成，且第二机器元件由围绕轴体的壳体或者轴体形成。

Claims (15)

1.一种导电的无纺布，包括具有第一电导率的原料无纺布，其特征在于，所述原料无纺布包括具有第二电导率的导电粒子，所述第二电导率大于所述第一电导率。
2.根据权利要求1所述的无纺布，其特征在于，所述粒子具有30％至60％的重量比例。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的无纺布，其特征在于，所述粒子具有3μm至8μm的粒度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的无纺布，其特征在于，所述粒子由银粒子形成。
5.根据权利要求1所述的无纺布，其特征在于，所述原料无纺布包括纤维粗度为4μm至10μm的纤维。
6.根据权利要求5所述的无纺布，其特征在于，所述原料无纺布包括纤维长度为10mm至14mm的纤维。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的无纺布，其特征在于，所述原料无纺布包括PTFE粒子(3)。
8.根据权利要求7所述的无纺布，其特征在于，所述PTFE粒子具有5％至15％的重量比例。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的无纺布，其特征在于，所述无纺布的厚度为0.4mm至0.8mm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的无纺布，其特征在于，所述无纺布的单位面积重量为500g/m2至1000g/m2。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的无纺布，其特征在于，根据DIN 3761，在轴体上进行测量的径向力测量中，在所述无纺布的由制造决定的状态下，所述无纺布的线压力为0.1N/mm至0.8N/mm。
12.一种接地环，包括由根据权利要求1至11中任一项所述的导电无纺布形成的无纺布环(4)。
13.根据权利要求12所述的接地环，其特征在于，所述无纺布环固定在导电的支撑环上。
14.一种配置，包括根据权利要求12或13中任一项所述的接地环、第一机器元件和第二机器元件，其中所述接地环以抵靠的方式接触所述第一机器元件的表面，所述第一机器元件与所述第二机器元件同轴布置，所述第一机器元件以一径向间隔与所述第二机器元件相邻布置，所述接地环布置在所述径向间隔所形成的间隙中，所述第二机器元件接地至规定的地电位，且所述第一机器元件和所述第二机器元件分别以抵靠的方式与所述接地环接触，从而以导电的方式彼此相连。
15.根据权利要求14所述的接地环，其特征在于，所述第一机器元件由轴体或者围绕所述轴体的壳体形成，所述第二机器元件由围绕所述轴体的壳体或者所述轴体形成。
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