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Die Erfindung betrifft ein Gleitkontaktelement zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen einem ersten Gleitpartner und einem zweiten Gleitpartner. Der erste Gleitpartner weist einen elektrischen Leiter und eine elektrische Kontaktfläche auf und der zweite Gleitpartner eine elektrische Gegenkontaktfläche, welche während der Bewegung des zweite Gleitpartners an die Kontaktfläche des ersten Gleitpartners zur Herstellung des elektrischen Kontakts anlegbar ist. In diesem Sinn sind zweiter Gleitpartner und erster Gleitpartner als Teile des Gleitkontaktelements anzusehen.
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Es gibt zahlreiche Anwendungen, bei denen ein elektrischer Kontakt nach dem Prinzip der Reibflächenkontaktierung zwischen einem ersten Gleitpartner und einem zweiten Gleitpartner herzustellen ist, um Spannungen oder Leistung unterschiedlichster Höhe, beispielsweise bei Gleichstromantrieben, Motoren oder Generatoren, oder Signale, beispielsweise von elektronischen Bauelementen, Sensoren, Reglern zu übertragen.
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So ist es beispielsweise von Beschichtungsvorrichtungen der Kathodenzerstäubung bekannt, die während der Beschichtung rotierenden Rohrkathoden durch einen Stutzen oder Flansch zu halten, der selbst elektrisch leitfähig ist und mit einer radial, d.h. senkrecht zur Rotationsachse der Rohrkathode, liegenden Kontaktfläche eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche der Rohrkathode während deren Rotation elektrisch zu kontaktieren und damit die für die Kathodenzerstäubung erforderliche elektrische Energie bereitzustellen. Während hier die Relativbewegung beider Gleitpartner eine Rotation ist, kann sie in anderen Anwendungen auch eine Translation sein.
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Je nach Anwendung sind dafür verschiedene Ausgestaltungen erforderlich, um einerseits den erforderlichen elektrischen Kontakt und andererseits die Standzeit der beiden Kontaktflächen unter der jeweiligen mechanischen Beanspruchung zu optimieren. Häufig wird Graphit als ein Kontakt mit einem Metall als zweiter Kontakt kombiniert. Auch die Kombination von zwei Metallen ist bekannt. Während Messing zwar gute Gleiteigenschaften aber eine relativ schlechten Leitfähigkeit aufweist, kommen Edelmetalle, wie beispielsweise Silber oder auch Palladium und Gold, und Halbedelmetalle, hierzu wird u. a. Kupfer gezählt, dort zur Anwendung, wo der Verschleiß weniger kritisch ist und eher die gute Leitfähigkeit und ein niedriger Übergangswiderstand erforderlich sind. Um den Kontakt eines elektrischen Leiters zu verbessern, ist es deshalb beispielsweise von Hochstrombändern bekannt, den Leiter mit einer Kupfer- oder Silberbeschichtung zu versehen. Diese Schichten sind jedoch innerhalb einer kurzen Zeit verschlissen und müssen erneuert bzw. die Bauteile ausgetauscht werden.
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Häufig und insbesondere bei rotierenden Gleitkontakten, die regelmäßig ringförmig ausgebildet sind, gelingt aufgrund eines ungleichmäßigen Andruckverhaltens und des Abriebs der sich gegenüber liegenden Flächen keine gleichmäßige Stromübertragung, was den pro Flächeneinheit übertragbaren Strom begrenzt. Durch die variierende Andruckkraft und häufig auch mangelnde Lagefixierung beider Gleitflächen zueinander wird auch die Standzeit des Gleitkontaktelements in erheblichem Maße reduziert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich Aufbau und Installation kostengünstiges Gleitkontaktelement für rotierende und translatorische Bauteile anzugeben, mit welchem der Reibverschleiß vermindert und die Standzeit erhöht und damit Wartungsaufwand und -kosten vermindert werden können, bei einer elektrischen Leitfähigkeit und Kontaktierung, wie es von Halbedel- und Edelmetallen bekannt ist.
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Bevorzugt sollte eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Lagefixierung und Zentrierung der beiden Kontaktflächen relativ zueinander erzielt werden können sowie eine konstante Anpresskraft beider Kontaktpartner.
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Das Gleitkontaktelement soll auch gegen ein Überhitzen der Kontaktflächen, insbesondere durch Spülung mittels eines Kühlmediums, geschützt werden können.
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Es sollte insbesondere für die Kontaktierung von Rohrkathoden einer Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung verwendbar sein.
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Zur Lösung der Aufgabenstellung wird ein Gleitkontaktelement nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Die darauf bezogenen abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
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Mit dem Kontaktelement des erfindungsgemäßen Gleitkontaktelements gelingt es, die Vorteile beider miteinander kombinierten Materialien zu nutzen. Dies sind die tribologisch auf den Gleitkontakt abgestimmten mechanischen Eigenschaften des ersten Materials und die auf den elektrischen Kontakt optimierten elektrischen Eigenschaften des zweiten Materials. Von den Materialeigenschaften ist für die elektrische Kontaktierung insbesondere die elektrische Leitfähigkeit von Interesse.
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Als Gleitlagerwerkstoff soll hier ein Werkstoff bezeichnet sein, der gute gleitende Eigenschaften und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist. Dafür kommen verschiedene dem Fachmann bekannte Materialien in Betracht, soweit sie für den jeweiligen Anwendungsfall geeignet sind. Bekannt sind verschiedene Metalle und Metalllegierungen, auch Sintermetalle bekannt, die häufig auch Graphitbeimengungen aufweisen. Auch Kunststoffe, keramische Materialien oder Verbundmaterialien, bei denen ein den insbesondere mechanischen und thermischen Anforderungen genügender Stützkörper mit einer Gleitlagerwerkstoffschicht überzogen ist, welche die gewünschten Gleiteigenschaften aufweist, sind bekannt.
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Die Gleiteigenschaften eines Lagerwerkstoffs werden vom Fachmann durch verschiedene Merkmale charakterisiert, wie zum Beispiel die Verschleißfestigkeit und die Belastbarkeit gegenüber Dauerbelastung, die mechanische Belastungsgrenze, bei welcher eine unzulässige Verformung oder Bruch auftritt, die Schmiegsamkeit, mit welcher der Werkstoff sich z. B. durch plastische Verformung an Beanspruchungen anpasst, der Riefenbildungswiderstand und einige mehr. Diese Merkmale können mitunter nicht durch zahlenmäßige Angaben ausgedrückt werden, werden jedoch entsprechend der zu erwartenden Belastung und gewünschten Widerstandsfähigkeit vom Fachmann bei der Auswahl des Werkstoffs berücksichtigt.
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In Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit des ersten Materials kann die elektrische Verbindung des zweiten Materials zum elektrischen Leiter des ersten Gleitpartners entweder, wenn es leitfähig ist, über das erste Material selbst oder, bei schlecht oder nichtleitendem ersten Material, über eine am oder im Kontaktelement ausgebildete elektrische Verbindung vom elektrischen Leiter des ersten Gleitpartners zum zweiten Material des Kontaktelements erfolgen. Letzteres realisiert maßgeblich den elektrischen Kontakt zum zweiten Gleitpartner und hat zu diesem Zweck eine höhere elektrische Leitfähigkeit als das erste Material und zwar unabhängig davon, welcher Gleitlagerwerkstoff zum Einsatz kommt.
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Erfindungsgemäß soll das erste Material den Gleitlagerwerkstoff als wesentlichen Bestandteil aufweisen. Das schließt ein, dass weitere Bestandteile enthalten sind, welche die Gleiteigenschaften nicht relevant ändern.
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Mit der Kombination von Gleit- und elektrischem Kontakt durch die beiden unterschiedlichen Merkmale kann für das zweite Material der Schwerpunkt auf gute elektrische Leitfähigkeit gelegt werden. Bekannt sind hier insbesondere Edelmetalle und Halbedelmetalle, wie Kupfer, Silber oder Gold
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Die Kombination beider Materialien erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass beide Materialien bündig die Kontaktoberfläche des Kontaktelements bilden und damit nebeneinander liegend der jeweiligen Funktion dienen. Damit nimmt das erste Material die durch die Relativbewegungen von Kontaktfläche und Gegenkontaktfläche auftretenden mechanischen Belastungen auf und vermindert eine mechanische Schädigung des zweiten Materials. Auf diese Weise kann der Reibverschleiß bei gleitender Stromübertragung vermindert und die Standzeit des Gleitkontakts sowie die übertragbare Stromdichte erhöht werden. Zudem kann mittels der Gleitreibung eine, z. B. durch eine längere Standzeit, eventuell entstandene Oxidschicht auf dem zweiten Material wieder abgetragen werden. Über die Optimierung der Materialkombination und deren Anordnung im Kontaktelement, deren Varianten nachfolgend im Detail dargelegt werden, kann auch eine materialseitige Kostenoptimierung vorgenommen werden, ohne relevante Einbußen in den technischen Parametern.
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Eine solche Verbindung beider Materialien kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Z. B. kann in einer Ausgestaltung des Gleitkontaktelements der durch das erste Material gebildete Anteil der Kontaktfläche oder der durch das zweite Material gebildete Anteil der Kontaktfläche jeweils eine zusammenhängende, bei rotierender Relativbewegung eine umlaufende Fläche bilden. Oder beide Materialien bilden solche Flächen. Letzteres kann im einfachsten Fall durch den Aufbau des Kontaktelements aus mehreren nebeneinander liegenden Teilelementen, z. B. Teilringen realisiert werden.
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Ein im Vergleich dazu geringerer Material- und Kostenaufwand für das zweite Material ist beispielsweise durch eine Einlage des zweiten Materials in einer Ausnehmung des ersten Materials möglich, wobei das erste Material den Grundkörper des Kontaktringes bildet und die Ausnehmung im Sinne einer Nut oder anders geformten Vertiefungen mit Tiefen im Bereich von einigen Mikrometern bis einigen Millimetern in der Kontaktfläche des Grundkörpers eingebracht sind. Indem beide Materialien in der Kontaktfläche bündig nebeneinander liegen,
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Mit der Gestaltung der Kombination beider Materialien zusammenhängend können auch die Flächenanteile und die Geometrie der Einlagen variieren. Ist das Kontaktelement aus Teilelementen aufgebaut, liegen in der Kontaktoberfläche Teilelemente des ersten und zweiten Materials nebeneinander. Diese Ausführungsform gestattet es, dass das zweite Material vom ersten Material umgeben ist, so dass eine eventuelle Korrosion des zweiten Materials verhindert wird, indem das umgebende erste Material wie eine Gleitdichtung wirkt. Dies ist bei der Ausgestaltung von ringförmigen Kontaktelementen, welche einen Rotor als zweiten Gleitpartner zu einem Stator als ersten Gleitpartner elektrisch kontaktieren, beispielsweise durch einen mittleren Ring des zweiten Materials, der von zwei daran angrenzenden äußeren Ringen des ersten Materials umgeben ist, einfach zu realisieren.
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Die Ausführung mittels Einlagen des zweiten Materials gestattet sehr variable Flächenanteile des zweiten Materials und zwar sowohl hinsichtlich der Höhe des Flächenanteils als auch in der Verteilung. Auch nicht zusammenhängende Flächenanteile des zweiten Materials sind möglich, sofern diese elektrisch miteinander verbunden sind, bevorzugt über ein elektrisch leitfähiges erstes Material. Die Flächenanteile sind in jedem Fall derart auszubilden, dass während der Relativbewegung beider Gleitpartner ständig eine ausreichend große Kontaktfläche zur Verfügung steht. Auch die oben mit Teilringen beschriebene Kontaktfläche ist mit einer ringförmigen Einlage möglich.
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Die Kontaktoberfläche kann in den möglichen Ausgestaltungen eben sein, aber auch eine gewölbte Form annehmen, sofern diese mit der Oberfläche des Gegenkontakts korrespondiert, so dass sich letztere an ersterer anliegend bewegen kann. Die hier vorgenommene Zuordnung des zweiten Gleitpartners mit dem Gegenkontakts als sich bewegender Kontakt ist willkürlich zur begrifflichen Unterscheidung der beiden Gleitpartner gewählt. Selbstverständlich wirkt das Gleitkontaktelement in analoger Weise, wenn sich der erste Gleitpartner relativ zum zweiten bewegt oder sich beide bewegen.
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Die Wahl der Materialien, deren Kombination und auch der Gestalt der Kontaktflächen hängen wesentlich von dem jeweiligen Anwendungsfall des Gleitkontaktelements und der damit verknüpften Parameter des elektrischen Kontakts ab. Beispielsweise sind dem Fachmann Nichteisen-Metalllegierung als Gleitlagerwerkstoff für die verschiedensten Anwendungen bekannt, da diese entsprechend ihrer Zusammensetzung mit sehr unterschiedlichen mechanischen und auch elektrischen Eigenschaften zur Verfügung stehen. Insbesondere haben Kupferlegierungen durch Zulegierung weicher Metalle, wie Blei, Zinn, Zink oder Aluminium, die gewünschten verbesserten Gleiteigenschaften. Kupfer-Zinn- und Messing-Legierungen haben gute Gleiteigenschaften und ein gutes Notlaufverhalten bei großem Verschleißwiderstand.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Gleitkontaktelements ist eine gleiche Anpresskraft, bei einem Kotaktring eine umlaufend gleiche Anpresskraft des Kontaktelements und damit der Kontaktfläche gegen die Gegenkontaktfläche des ersten Gleitpartners einstellbar, indem das Kontaktelement mit zumindest einem Sicherungselement mit dem ersten Gleitpartner derart verbunden ist, dass der Kontaktelement gegen ein Verschieben relativ zum ersten Gleitpartner gesichert und über eine vordefinierte Distanz in Wirkrichtung des Sicherungselements verschiebbar ist. In dieser Ausgestaltung ist das Kontaktelement mit dem einen Sicherungselement oder mehreren davon, welche bevorzugt gleichmäßig auf dem Kontaktelement verteilt sind, derart am ersten Gleitelement befestigt, dass es nicht verschiebbar, aber in Wirkrichtung des Sicherungselements über eine vordefinierte Verschiebelänge beweglich ist. Bei einer Rotationsbewegung des zweiten Gleitpartners kann die Verschiebbarkeit in Richtung der Drehachse des rotierenden zweiten Gleitpartners realisiert sein, indem ein Kontaktring axial am Stator befestigt ist, so dass er nicht drehbar, aber in axialer Richtung beweglich ist. Mittels der Verschiebbarkeit ist die Pressung des Kontaktrings gegen den sich bewegenden Gleitpartner, der regelmäßig durch externe Haltemittel in seiner Position gehalten wird, zu jeder Zeit gewährleistet und in ihrer Stärke, z. B. mittels Federn, einstellbar.
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Die Begriffe axial und radial der Ausgestaltung des Gleitkontaktelements für rotierende Bauteile sollen hier, sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, stets auf die Rotationsachse des Rotors bezogen sein.
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Sofern gemäß einer weiteren Ausgestaltung das Kontaktelement mittels flexibler Spannmittel, beispielsweise Federn mit einer definierten Kraft gegen die Gegenkontaktfläche gedrückt wird, kann die Anpresskraft auch bei einer ungleichmäßigen Bewegung, z. B. einem unrund laufenden Rotor, gleichmäßig auf die gesamte Kontaktfläche verteilt werden. Bevorzugt sind sowohl mehrere Sicherungselemente und mehrere Spannmittel gleichmäßig über den Umfang des Kontaktrings verteilt. Mit der Einstellung der Anpresskraft, insbesondere einer umlaufend gleichmäßigen Anpresskraft, kann auch bei zunehmendem Verschleiß stets ein guter elektrischer Kontakt gewährleistet werden.
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Werden ein oder mehrere leitfähige Sicherungselemente und/oder ein oder mehrere leitfähige Spannmittel gleichmäßig über den Umfang des Kontaktrings verteilt, können die Spannmittel und/oder Sicherungselemente neben Ihrer eigentlichen Funktion auch die elektrische Kontaktierung des Kontaktringes realisieren, insbesondere bei geringeren Stromdichten. Bei einem leitfähigen ersten Material des Kontaktrings ist ein guter Kontakt der Sicherungselemente und Spannmittel zum Kontaktring zu gewährleisten. Bei einem dielektrischen ersten Material oder zu niedriger Leitfähigkeit sind elektrische Verbindungen zwischen den Sicherungselementen und Spannmitteln und dem zweiten Material erforderlich.
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Die zuvor beschriebene Ausgestaltung gestattet es insbesondere, dass der Kontaktring direkt mittels einer Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser kühlbar ist, wodurch im Gegensatz zu der im Stand der Technik verwendeten Elektrokohle eine gute Kühlung der Kontaktpaarung erzielt und eventueller Abrieb abtransportiert wird. Die gute Kühlung gestattet zudem eine Erhöhung der flächenbezogenen, maximal übertragbaren Stromstärke.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Gleitkontaktelements insbesondere für rotierende Gleitpartner weisen die Kontaktfläche des Kontaktrings und die an der Kontaktfläche vorbeilaufende Gegenkontaktfläche des Rotors einen spitzen Winkel a zur Drehachse des Rotors im Bereich von 5°≤ a ≤ 85° auf. Ein derart konischer Verlauf beider Flächen der Kontaktpaarung, bewirkt eine Zentrierung des Rotors infolge seiner Rotation, geführt durch die Kontaktfläche des Kontaktrings. Die Kombination des zweiten Materials mit dem gut gleitfähigen ersten Material unterstützt diese Ausgestaltung. Alternativ kann der Durchmesser des Kontaktrings in Richtung der Rotationsachse des Rotors zum Rotor hin kleiner oder größer werden.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen, deren Vorteile, insbesondere die realisierbaren hohen Stromdichten, die erhöhte Standzeit und die mögliche direkte Wasserkühlung ermöglichen es, das Gleitkontaktelement für die Rotation einer Rohrkathode in einer Beschichtungsvorrichtung mittels Kathodenzerstäubung zu verwenden. In einer solchen Vorrichtung bildet ein so genannter Versorgungsendblock den Stator. Über diesen wird die Rohrkathode gehalten und rotiert sowie mit Spannung und Kühlwasser versorgt. Für ein effektives und homogenes Beschichtungsergebnis ist die mit dem Gleitkontaktelement erzielbare gleichmäßige Spannungsversorgung über einen langen Zeitraum von besonderem Vorteil.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand einer solchen Rohrkathode mit Versorgungsendblock beispielhaft, jedoch nicht beschränkend, beschreiben werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
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1A eine Schnittdarstellung einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gleitkontaktelements mit Darstellung eines Spannmittels,
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1B eine Detaildarstellung der Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gleitkontaktelements gemäß 1A mit Darstellung eines Spannmittels zum Anpressen des Kontaktrings an den Rotor,
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2 den Kontaktring des Gleitkontaktelements gemäß 1A und 1B in Schnittdarstellung und
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3 eine _Detaildarstellung einer Ausgestaltung eines Kontaktrings mit Darstellung eines Sicherungselements zur Befestigung des Kontaktrings am Stator.
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Die nachfolgend beschriebenen Bauteile sind lediglich schematisch zur Verdeutlichung der Erfindung dargestellt und erheben keinen Anspruch auf Maßgenauigkeit oder Vollständigkeit.
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In 1A ist ein Stator 2 des erfindungsgemäßen Gleitkontaktelements 1 mit einem Kontaktring 5 und an dessen Kontaktfläche 7 vorbeilaufendem Rotor 3 dargestellt. In der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltung ist der Stator 2 ein stationärer Stutzen eines Versorgungsendblocks einer Rohrkathode, welcher die Rohrkathode rotierbar lagert und über den die Versorgung der Rohrkathode mit Spannung und mit Kühlmittel ins Innere der Rohrkathode erfolgt. Die Rotationsrichtungen 4 sind durch einen Pfeil dargestellt. Der Versorgungsendblock realisiert auch den Rotationsantrieb der Rohrkathode. Derartige Versorgungsendblöcke sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt und können mit dem nachfolgenden Gleitkontaktelement 1, auch nachträglich, ausgeführt und betrieben werden.
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Das wesentliche Element des Gleitkontaktelements 1 ist ein Kontaktring 5, welcher zur besseren Darstellung in 2A und 2B allein dargestellt ist, so dass die beschriebenen Komponenten in beiden Figuren übereinstimmen und dieselben Bezugszeichen aufweisen.
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Der Kontaktring 5 hat einen konischen Querschnitt, indem sein Außendurchmesser in axialer Richtung kleiner wird. Die umlaufende äußere Mantelfläche des Kontaktrings 5 bildet die ringförmige Kontaktfläche 7 des Gleitkontaktelements 1. Sie weist einen Winkel von ca. 60° zur Rotationsachse des Rotors 3 auf. An der Kontaktfläche 7 liegt die ebenfalls ringförmige Gegenkontaktfläche 8 des Gleitkontaktelements 1 auch während der Rotation des Rotors 3 an.
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Der Kontaktring 5 besteht aus einem Grundkörper 10 des ersten Materials, im Ausführungsbeispiel Messing als Gleitlagerwerkstoff, in dessen Kontaktfläche 7 eine ringförmige bündig abschließende Einlage 11 mit einem rechteckigen Querschnitt aus dem zweiten Material, im Ausführungsbeispiel Silber als gut leitfähiges Kontaktmaterial mit geringem Kontaktwiderstand, ausgebildet ist. Die Einlage 11 ist derart ausgeführt, dass die Kontaktfläche 7 von einem mittleren Band des zweiten, gut leitfähigen Materials gebildet wird, welches beidseits von je einem Steg des ersten, gut gleitfähigen Materials flankiert wird.
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Die Montage des Kontaktrings 5 am Stator 2 erfolgt mittels mehrerer, auf dem Umfang des Kontaktrings 5 gleichmäßig verteilter Sicherungselemente (nicht dargestellt), die den Kontaktring 5 gegen ein Verdrehen relativ zum Stator 2 sichern und mit einer axialen Freiheit mit definierter Verschiebelänge am Stator 2 befestigen.
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In 1B ist jenes Detail des Kontaktrings 5 dargestellt, mit welchem die Kontaktfläche 7 des Kontaktrings 5 gegen die Kontaktfläche 8 des Rotors 3 gepresst und der Kontaktring 5 elektrisch kontaktiert wird. Für die erste Funktion werden, ebenfalls auf dem Umfang des Kontaktrings 5 gleichmäßig verteilt, mehrere Spannmittel 21 zwischen den Kontaktring 5 und dem Stator 2 angeordnet. Jedes Spannmittel 21 ist als eine Torsionsfeder ausgeführt, welche auf einer Seite in eine Bohrung 22 auf der dem Stator 2 zugewendeten Grundfläche 6 des Kontaktrings 5 und auf der anderen Seite in eine korrespondierende Bohrung 22 im Stator 2 drückt und dabei den Kontaktring 5 mit einer definierten Kraft gegen den Rotor 3 presst. Auch hier sind in Abhängigkeit von der Gestaltung des Stators 2 alternative Ausgestaltungen möglich, beispielsweise Blattfedern oder Tellerfedern zwischen Stator 2 und dem Kontaktring 5.
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Die elektrische Kontaktierung der Einlage 11 des zweiten Materials erfolgt im Ausführungsbeispiel über den leitfähigen Stator 2 und mehrere, im Ausführungsbeispiel zwei, auf dem Umfang des Kontaktrings 5 gleichmäßig verteilte und am Stator 2 mit einem Ring 25 befestigte Litzen 26. Die Litzen 26 sind an einer anderen Fläche als der Kontaktfläche 7 am Kontaktring 5 befestigt, so dass sie über dessen leitfähigen Grundkörper 10 mit der Einlage 11 elektrisch verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform stellt der Stator 2 den elektrischen Leiter zur Bereitstellung der auf die Kontaktfläche 7 zu übertragenden Spannung dar. Alternativ kann am oder im Stator 2 auch eine separater elektrischer Leiter ausgebildet sein.
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2 stellt den Kontaktring 5 mit Grundkörper 10 und Einlage 11 im demontierten Zustand dar. Anhand der Bohrungen 22 und der Bohrlöcher (nicht dargestellt), welche in den sichtbaren Absenkungen des Ringes liegen, ist die relative Lage der Sicherungselemente (nicht dargestellt) und Spannmittel (nicht dargestellt) verdeutlicht sowie die Anordnung der Litzen 26 erkennbar.
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3 zeigt eine Ausgestaltung eines Sicherungselements 15 zur Befestigung des Kontaktrings 5 am Stator 2 in der Weise, dass relativ zum Stator 2 ein Verdrehen des Kontaktrings 5 verhindert und eine axialen Bewegung mit definierter Verschiebelänge ermöglicht wird. Jedes Sicherungselement 15 umfasst ein Befestigungselement 16, im Ausführungsbeispiel eine Schraube, die durch eine Hülse 17, welche in einem in axialer Richtung verlaufenden Bohrloch 18 verschiebbar angeordnet ist, bis in den Stator 2 getrieben ist. Auf diese Weise wird das Verdrehen des Kontaktrings verhindert. Die Schraube hat einen Schraubenkopf 19 mit einem Durchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser der Hülse 17, so dass die Hülse 17 durch das Anziehen der Schraube gegen den Stator 2 gepresst wird. Indem die Länge lh der Hülse 17 auch im angezogenen Zustand der Schraube aus dem Bohrloch 18 um den Betrag lv herausragt, ist der Kontaktring 5 auf der Hülse 17 um genau diesen Betrag lv verschiebbar. Der Schraubenkopf 19 begrenzt im Ausführungsbeispiel die axiale Verschiebelänge lv. Im Ausführungsbeispiel ist die Schraube im Kontaktring 5 mittels Schraubenkopfsenkung versenkt, um die Schraubenlänge zu verringern und den Schraubenkopf 19 nicht über den Kontaktring 5 hinausragen zu lassen.
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Alternativ kann die Verschiebbarkeit des Kontaktrings 5 auch anders ausgeführt und begrenzt werden, beispielsweise durch Bolzen, auf welchen der Kontaktring gleiten kann und einen Anschlag als Ende der Verschiebelänge lv.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gleitkontaktelement
- 2
- erster Gleitpartner, Stator
- 3
- zweiter Gleitpartner, Rotor
- 4
- Rotationsrichtung
- 5
- Kontaktelement, Kontaktring
- 6
- Grundfläche
- 7
- Kontaktfläche
- 8
- Gegenkontaktfläche
- 10
- Grundkörper
- 11
- Einlage
- 15
- Sicherungselement
- 16
- Befestigungselement
- 17
- Hülse
- 18
- Bohrloch
- 19
- Schraubenkopf
- 21
- Spannmittel
- 22
- Bohrung
- 25
- Ring
- 26
- Litze
- lh
- Länge der Hülse
- lv
- Verschiebelänge
