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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Bürstenvorrichtung zur Stromübertragung an einer Gleitfläche zwischen relativ zueinander bewegten Teilen einer medizintechnischen Anlage. Die Erfindung betrifft auch eine Bürstenanordnung und eine Computertomographieanlage mit der erfindungsgemäßen Bürstenvorrichtung.
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Hintergrund der Erfindung
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Bürsten zur Herstellung eines Gleitkontakts zwischen zwei sich bewegenden Komponenten sind in vielen Bereichen der Technik im Einsatz. Bürsten werden beispielsweise auch bei Computertomographiegeräten eingesetzt, die einen stationären Aufbau sowie um den Patienten rotierende Strahlenquellen und Detektoren umfassen. Die Übertragung von Daten bzw. Energie zwischen dem sich bewegenden Teil und dem stationären Teil wird beispielsweise mit einem Schleifkontakt hergestellt.
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In der Regel befindet sich in derartigen Anordnungen zwischen zueinander bewegten Teilen ein Schmiermittel. Im Laufe des Betriebs einer Gleitkontaktanordnung kommt es unvermeidlich zu einem Abrieb der Bürsten. Der Abrieb besteht aus kleinen Partikeln, die beim Gleiten bzw. Schleifen der Bürste abgeschliffen werden.
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Schmiermittel und Abrieb können sich auf die verwendeten Bürsten negativ auswirken. Beispielsweise wird die Funktionsfähigkeit von Bürsten üblicher Bürstenkontaktabnehmer mit der Zeit beeinträchtigt. Durch das Schmiermittel bzw. das Gemisch aus Abrieb und Schmiermittel wird die Elastizität der Bürsten im Laufe der Zeit verringert. Dadurch reagiert das Schleifkontaktsystem deutlich empfindlicher auf Unebenheiten der Schleifbahn, und die Signalqualität verschlechtert sich. Aus diesem Grund ist es üblich, die verwendeten Bürsten für die Ströme und Spannungen überzudimensionieren. Diese Überdimensionierung, beispielsweise durch Erhöhung des Drahtdurchmessers von Drähten, mit denen die Bürsten gebildet sind, bringen Nachteile mit sich, z.B. die Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften wegen der höheren Masse der Bürste.
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Eine Verbesserung bietet ein Bürstenaufbau gemäß der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 042 764 A1 . Diese Druckschrift offenbart eine Bürste zur Stromübertragung an einer Gleitfläche zwischen relativ zueinander bewegten Gantryteilen einer bildgebenden medizinischen Anlage. Die Bürste umfasst Bürstenelemente, die so ausgebildet und angeordnet sind, dass die Bürstenelemente die Gleitfläche zueinander beabstandet kontaktieren. D.h. sie treffen vereinzelt auf die Gleitfläche auf. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass Unebenheiten und Fehlstellen auf der Gleitfläche, beispielsweise auf einer Schleifbahn eines Schleifrings, auch bei einer hohen Gleitgeschwindigkeit der Bürste ausgeglichen werden können.
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Ein weiteres Problem stellt sich bei der Zugabe des Schmiermittels. Bei der Zugabe von flüssigen Schmiermitteln oder Trockenschmiermitteln gestaltet es sich schwierig, die Schmiermittelmenge konstant und Abhängigkeit vom Verschleiß der Bürste abzugeben. Flüssige Schmierstoffe verflüchtigen sich, fließen ab oder trocknen ein. Ein nachträgliches Schmieren im Zuge von Wartungsarbeiten ist erforderlich, um den Verschleiß nicht zu erhöhen. Eine Zugabe von Trockenschmiermitteln erfolgt bauartbedingt oft schneller als die Bürste verschleißt, wodurch ein Ungleichgewicht entsteht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Bürstenvorrichtung anzugeben, bei der ein Verschleiß der Bürste und eine Schmiermittelabgabe aufeinander abgestimmt sind.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit der Bürstenvorrichtung, der Bürstenanordnung und der Computertomographieanlage der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Bürste derart zu gestalten, dass in Abhängigkeit vom Verschleiß bzw. Abrieb der Bürstenfilamente bzw. der Bürstenfasern ein Schmiermittel zugegeben wird. Dies erfolgt dadurch, dass zwischen den Filamenten zur Stromübertragung Filamente mit eingebetteten Schmierstoffen angeordnet sind. Beide Arten von Filamenten unterliegen so demselben Verschleiß, so dass verschleißabhängig der Schmierstoff beim Abrieb der Bürstenfilamente abgegeben wird.
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Die Erfindung beansprucht eine Bürstenvorrichtung zur Stromübertragung an einer Gleitfläche zwischen relativ zueinander bewegten Teilen einer medizintechnischen Anlage. Die Vorrichtung umfasst erste Bürstenelemente, die zur Stromübertragung ausgebildet sind und die Gleitfläche kontaktieren, und zweite Bürstenelemente, die die Gleitfläche berühren und ein Schmiermittel enthalten, das die Gleitfläche schmiert. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass automatisch und verschleißabhängig das Schmiermittel abgebbar ist, wodurch die Lebensdauer der Bürstenvorrichtung erhöht und ihre Wartung vermieden wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die zweiten Bürstenelemente derart ausgebildet sein, dass sie in Abhängigkeit des Verschleißes der ersten Bürstenelemente das Schmiermittel abgeben.
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In einer Weiterbildung können die ersten Bürstenelemente und die zweiten Bürstenelemente als Filamente ausgebildet sein.
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Bevorzugt kann das Schmiermittel ein Trockenschmierstoff sein.
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Des Weiteren kann die Anzahl der ersten Bürstenelemente wesentlich größer als die Anzahl der zweiten Bürstenelemente sein.
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In einer weiteren Ausführungsform können die zweiten Bürstenelemente regelmäßig zwischen den ersten Bürstenelementen angeordnet sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Vorrichtung ein Halteelement umfassen, in dem die ersten und zweiten Bürstenelemente mit jeweils einem Ende fixiert sind.
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In einer weiteren Ausprägung der Erfindung können die ersten und zweiten Bürstenelemente kreisförmig in dem Halteelement angeordnet sein.
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In einer Weiterbildung können die zweiten Bürstenelemente ein Trägerelement umfassen, indem das Schmiermittel eingebettet ist.
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In bevorzugter Weise können das Trägerelement aus Kunststoff, insbesondere Polyamid oder Polyethylen, und das Schmiermittel aus Graphit sein.
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Die Erfindung gibt auch eine Bürstenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Bürstenvorrichtung an, wobei die Bürstenvorrichtung an einem Federträger angebracht ist.
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Die Erfindung beansprucht auch eine Computertomographieanlage mit einem feststehendem ersten Teil und einem rotierbaren zweiten Teil, wobei eine erfindungsgemäße Bürstenanordnung mit dem ersten Teil verbunden ist und das zweite Teil kontaktiert.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen eines Ausführungsbeispiels anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen:
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1: einen Querschnitt einer Bürstenanordnung gemäß Stand der Technik,
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2: einen Querschnitt einer Bürstenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Bürstenvorrichtung,
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3: einen Querschnitt durch ein zweites Bürstenelement und
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4: eine Draufsicht auf den Bürstenkopf einer erfindungsgemäßen Bürstenvorrichtung.
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Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
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1 zeigt im Querschnitt eine Anordnung mit einer Bürstenvorrichtung 5 zum Kontaktieren gemäß Stand der Technik. An einem ersten feststehenden Teil 1 ist ein Federträger 3 angeordnet. Der Federträger 3 weist eine Bürstenvorrichtung 5 mit einem Halteelement 4 auf. Die Bürstenvorrichtung 5 kontaktiert eine Schleifbahn 2 eines zu dem ersten Teil 1 bewegten zweiten Teils 8. Derartige Bürstenvorrichtungen umfassen typischerweise ca. 600–1900 einzelne faserartige erste Bürstenelemente 6 zur Stromübertragung. Das zweite Teil 8 bewegt sich in Richtung 7. Bei einer Computertomographieanlage (CT) ist in der Regel das die Bürste 5 tragende Teil 1 stationär, während das zweite Teil 8 rotiert.
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In 2 ist im Querschnitt eine Bürstenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Bürstenvorrichtung 5 dargestellt. Die Bürstenvorrichtung umfasst einen Bürstenkopf 11, der mit Hilfe eines Federträgers 3 an einem feststehenden ersten Teil 1, beispielsweise einer Gantry einer Computertomographieanlage, befestigt ist. Der Bürstenkopf 11 besteht aus einem Halteelement 4, in dem viele filamentartige erste Bürstenelemente 6 befestigt sind. Zwischen den ersten Bürstenelementen 6 sind vereinzelt zweite Bürstenelemente 10, die ebenfalls filamentartig sind, angeordnet und mit dem Halteelement 4 verbunden. Die ersten Bürstenelemente 6 bestehen beispielsweise aus Kupfer und stellen einen elektrisch leitenden Schleifkontakt mit einer Gleitfläche 9 eines in Richtung 7 bewegbaren zweiten Teils 8 her. Die Gleitfläche 9 ist beispielsweise eine Schleifbahn eines rotierenden Gantryteils der Computertomographieanlage. Mit Hilfe des Federträgers 3 wird auf den Bürstenkopf 11 eine Kraft F ausgeübt, die die Enden der ersten und zweiten Bürstenelemente 6, 10 kontrolliert und definiert auf die Gleitfläche 9 presst.
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Die zweiten Bürstenelemente 10 werden zum Schmieren der Gleitfläche 9 verwendet. Dazu bestehen die zweiten Bürstenelemente 10 wie in 3 im Querschnitt dargestellt aus einem Trägerelement 12, beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen. In das Trägerelement 12 ist ein Schmiermittel 13 eingebettet, das bei einem Verschleiß der zweiten Bürstenelemente 10 an die Gleitfläche 9 kontrolliert und dosierbar abgegeben wird. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung ist sicher gestellt, dass das Schmiermittel 13 ausschließlich in dem Maße abgegeben wird, in dem die ersten Bürstenelemente 6 verschleißen.
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Bevorzugt weisen die zweiten Bürstenelemente 10 eine ähnliche Elastizität wie die ersten Bürstenelemente 6 auf. Vorteilhaft sind die zweiten Bürstenelemente 10 so elastische, dass sie sich in bekannte Bürstenköpfen 11 einbauen lassen und die Elastizität der Bürstenvorrichtung 5 kaum verändern. Das Schmiermittel 13 ist bevorzugt ein Trockenschmiermittel mit guten tribologischen Eigenschaften, wie zum Beispiel Graphit.
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4 zeigt eine Draufsicht auf den Bürstenkopf 11. Zu sehen ist das Halteelement 4, in dem die ersten und zweiten Bürstenelemente 6, 10 eingespannt sind. Deutlich zu sehen ist, dass die Anzahl der ersten Bürstenelemente 6 wesentlich größer ist als die Anzahl der zweiten Bürstenelemente 10. Bevorzugt kommt auf zehn erste Bürstenelemente 6 ein zweites Bürstenelement 10. Die Anordnung der zweiten Bürstenelemente 10 ist regelmäßig, um eine gleichmäßige Schmierung sicher zu stellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Teil
- 2
- Schleifbahn
- 3
- Federträger
- 4
- Halteelement
- 5
- Bürste
- 6
- erstes Bürstenelement
- 7
- Bewegungsrichtung
- 8
- zweites Teil
- 9
- Gleitfläche
- 10
- Zweites Bürstenelement
- 11
- Bürstenkopf
- 12
- Trägerelement
- 13
- Schmiermittel
- F
- Kraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010042764 A1 [0005]
