DE102022003022A1

DE102022003022A1 - Erdungsvorrichtung zur Ableitung induzierter Spannungen bzw. elektrischer Ladungen sowie Einrichtung mit wenigstens einer solchen Erdungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022003022A1
Application number: DE102022003022.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Genesius; Pascal von Dobrzewinski
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 2022-08-15
Filing date: 2022-08-15
Publication date: 2024-02-15
Also published as: CN117594947A

Abstract

Die Erdungsvorrichtung dient zur Ableitung induzierter Spannungen bzw. elektrischer Ladungen von einem ersten in ein zweites Maschinenteil und hat wenigstens ein mit den beiden Maschinenteilen elektrisch leitend verbundenes Ableitelement. Ihm ist wenigstens ein Abstreifer zugeordnet, mit dem flüssige Medien vom ersten Maschinenteil abgestreift werden. Die Einrichtung hat wenigstens eine Erdungsvorrichtung, deren Ableitelement unter Druck an der Mantelfläche einer Welle als erstes Maschinenteil anliegt. Der Abstreifer ist in Drehrichtung der Welle einer Kontaktfläche des Ableitelementes vorgeschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Einrichtung mit wenigstens einer solchen Erdungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 17.
Zur Steuerung von elektrischen Maschinen werden üblicherweise Frequenzumrichter eingesetzt. Durch ihren Einsatz werden ungewollte Spannungen induziert. Werden diese Spannungen bzw. elektrische Ladungen nicht abgeführt, kann es zur Zerstörung von Lagerungen, Getriebeverzahnungen oder auch zu elektromagnetischen Störungen anderer elektrischer Komponenten kommen.
Um ungewollte elektrische Spannungen bzw. Ladungen abzuführen, sind Erdungsvorrichtungen bekannt, die zur Ableitung kontaktierende Filamente aufweisen ( EP 1 872 463 B1 ). Auch sind Erdungsvorrichtungen bekannt, die mittels Kohlestiften eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Welle und einem Gehäuse bilden, so dass elektrische Spannungen bzw. Ladungen abgeführt werden können.
Diese bekannten Erdungsvorrichtungen haben den Nachteil, dass bei Anwendungen in flüssigen Medien, wie beispielsweise Öl, keine sichere Kontaktierung der Ableitelemente mit der Welle sichergestellt ist, da das in der Regel nicht leitende Medium, wie Öl, einen Mediumfilm zwischen der Welle und dem Ableitelement bildet. Durch diesen Mediumfilm entsteht eine nicht leitende Barriere, die zu unzulässig hohen Übergangswiderständen bzw. Impedanzen zwischen der Welle und dem Ableitelement führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Erdungsvorrichtung sowie die gattungsgemäße Einrichtung so auszubilden, dass eine sichere Ableitung von induzierten Spannungen bzw. Ladungen auch dann sichergestellt ist, wenn sich das entsprechende Maschinenteil in einem flüssigem Medium befindet.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Erdungsvorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und bei der gattungsgemäßen Einrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 17 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung ist dem Ableitelement der wenigstens eine Abstreifer zugeordnet. Mit ihm werden flüssige Medien, wie etwa Öl, vom ersten Maschinenteil abgestreift. Dies hat zur Folge, dass kein oder nur sehr wenig Medium in den Kontaktierungsbereich zwischen dem ersten Maschinenteil und dem Ableitelement gelangt. Dadurch ist eine sichere und zuverlässige Ableitung von induzierten Spannungen bzw. Ladungen auch dann gewährleistet, wenn sich das erste Maschinenteil in einem flüssigen Medium, insbesondere Öl befindet.
Der Abstreifer der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung ist so angeordnet, dass er in Drehrichtung des ersten Maschinenteiles vor der Kontaktierungsstelle liegt, so dass der Mediumfilm vom ersten Maschinenteil abgelöst wird, so dass im nachfolgenden Kontaktierungsbereich kein oder nur wenig Medium vorhanden ist.
Das Ableitelement und der Abstreifer können separate Bauteile sein. Sie werden dann für den Einsatz in geeigneter Weise miteinander verbunden, beispielsweise über formschlüssige, stoffschlüssige oder kraftschlüssige Verbindungen. Die getrennten Bauteile können aus gleichen oder auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen. So kann beispielsweise das Ableitelement aus einem besonders gut leitfähigen Werkstoff bestehen, wie etwa Kohle, leitfähiges PTFE und dergleichen. Der Abstreifer wird hingegen aus einem besonders geeigneten Werkstoff zum Abstreifen des flüssigen Mediums hergestellt, wie etwa HNBR, FKM, alternative Elastomerwerkstoffe, weitere geeignete Kunststoffe, Sinterwerkstoffe und dergleichen. Die getrennte Ausbildung von Ableitelement und Abstreifer hat den Vorteil, dass für beide Bestandteile die optimalen Werkstoffe verwendet werden können.
In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn das Ableitelement und der Abstreifer aneinanderliegen, allenfalls nur geringen Abstand voneinander haben. Dann ist sichergestellt, dass nach dem Abstreifen des Mediumfilms durch den Abstreifer der nachfolgende Kontaktierungsbereich frei von dem Medium ist.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind das Ableitelement und der Abstreifer materialeinheitlich ausgebildet. Da nur ein Bauteil vorhanden ist, gestaltet sich der Einbau bzw. die Montage der Erdungsvorrichtung sehr einfach.
Bei einer materialeinheitlichen Ausbildung können das Ableitelement und der Abstreifer aus dem gleichen, aber auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Das zweite Maschinenelement kann ein Gehäuse sein, in dem zumindest teilweise das Ableitelement und der Abstreifer untergebracht sind. Das Gehäuse ist elektrisch leitend ausgebildet und nimmt die vom ersten Maschinenteil abgeleiteten induzierten Spannungen bzw. Ladungen auf.
Das Ableitelement besteht zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material.
Es ist aber auch möglich, das Ableitelement zumindest teilweise mit einer elektrisch leitenden Beschichtung zu versehen. Auch mit ihr können die induzierten Spannungen bzw. elektrischen Ladungen vom ersten Maschinenteil aufgenommen und zum zweiten Maschinenteil weitergeleitet werden.
Eine besonders gute Ablösung eines Mediumfilmes ist dann gegeben, wenn der Abstreifer mit wenigstens einer Abstreifkante versehen ist. Mit ihr kann der Mediumfilm einwandfrei vom ersten Maschinenteil abgeschält werden.
Der Abstreifer kann bei einer bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt keilförmig ausgebildet sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Abstreifer materialeinheitlich mit dem Ableitelement ausgebildet ist. Durch die Keilform lässt sich in einfacherweise die Abstreifkante vorsehen.
Bevorzugt weist das Ableitelement an zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Abstreifkante auf. Die einander gegenüberliegenden Seiten des Ableitelementes beziehen sich auf die Drehrichtung des ersten Maschinenteiles. In Drehrichtung des Maschinenteiles gesehen liegen die beiden Abstreifkanten in Drehrichtung vor und hinter dem Kontaktbereich des Ableitelementes mit dem ersten Maschinenteil. Die beiden Abstreifkanten haben dann den Vorteil, dass unabhängig von der Drehrichtung des ersten Maschinenteiles stets ein Mediumfilm vom Maschinenteil abgeschält wird, bevor die Kontaktierung zwischen dem Ableitelement und dem drehenden ersten Maschinenteil stattfindet.
Damit der Mediumfilm zuverlässig abgeschält und die elektrischen Ladungen bzw. Spannungen abgeführt werden, ist es vorteilhaft, den Abstreifer und das Ableitelement mit Druck zu belasten, so dass sie unter entsprechendem Druck am drehenden ersten Maschinenteil anliegen und den Mediumfilm sicher ablösen bzw. die Ladungen/Spannungen abführen können.
Vorteilhaft kann das Ableitelement unter der Kraft wenigstens eines druckkrafterzeugenden Elementes stehen, das das Ableitelement in Richtung auf seine Kontaktstellung belastet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Ableitelement durch eine Kontaktzunge gebildet, die von einem Ringflansch der Erdungsvorrichtung absteht.
Vorteilhaft stehen vom Ringflansch mehrere Ableitelemente über den Umfang ab.
Die Kontaktzungen bilden gleichzeitig auch die Abstreifer mit den Abstreifkanten.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Ableitelement unter Druck an der Mantelfläche der Welle anliegt und der Abstreifer in Drehrichtung der Welle einer Kontaktfläche des Ableitelementes vorgeschaltet ist. Dadurch wird erreicht, dass zunächst mit dem Abstreifer ein Mediumfilm von der Welle abgeschält wird, bevor die Kontaktfläche des Ableitelementes mit der Mantelfläche der Welle in Kontakt kommt. Darum kann die erfindungsgemäße Einrichtung dort eingesetzt werden, wo die Welle mit einem flüssigen Medium, insbesondere Öl, derart in Kontakt kommt, dass sich auf der Welle ein Mediumfilm bilden kann. Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt in solchen Fällen sicher, dass trotz eines Mediumfilmes der Kontaktbereich zwischen dem Ableitelement und der Welle frei von einem Mediumfilm ist bzw. in diesem Bereich nur so wenig Medium vorhanden ist, dass die Ableitung der induzierten Spannungen bzw. elektrischen Ladungen nicht beeinträchtigt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn am Umfang der Welle wenigstens zwei Ableitelemente anliegen.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die mehreren Ableitelemente durch ein gemeinsames druckkrafterzeugendes Element gegen die Welle belastet sind. Ein solches Element kann beispielsweise ein ringförmiges Druckelement, wie eine Ringfeder, sein, das die mehreren Ableitelemente zuverlässig gegen die Welle belastet.
Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen.

1 und 2 jeweils in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtungen,
3 und 4 in schematischer Darstellung unterschiedliche Verschleißzustände eines Ableitelementes der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung,
5 bis 9 in schematischer Darstellung weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtungen,
10 einen Radialschnitt durch eine auf einer Welle angeordnete weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung,
11 in schematischer Darstellung und in Ansicht ein Ableitelement einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung,
12 die Anordnung gemäß 11 in perspektivischer Darstellung,
13 im Axialschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung, die mit einer Welle zusammenwirkt,
14 einen Schnitt längs der Linie A-A in 13,
15 im Radialschnitt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, mit einer Welle zusammenwirkenden Erdungsvorrichtung,
16 in Axialansicht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung,
17 die Erdungsvorrichtung gemäß 16 in perspektivischer Darstellung,
18 die Erdungsvorrichtung gemäß 16 in Seitenansicht,
19 einen Schnitt längs der Linie A-A in 18,
20 den Ausschnitt B in 19 in vergrößerter Darstellung,
21 bis 25 in Darstellungen entsprechend den 16 bis 20 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung,
26 in vergrößerter Darstellung eine Vorderansicht einer Kontaktzunge der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung gemäß den 16 bis 20,
27 eine Draufsicht auf die Kontaktzunge gemäß 26,
28 und 29 in Darstellungen entsprechend den 26 und 27 eine weitere Ausführungsform einer Kontaktzunge einer erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung.

Die nachstehenden beschriebenen Ausführungsformen von Erdungsvorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine zuverlässige Ableitung von elektrischen Spannungen bzw. Ladungen auch dann ermöglichen, wenn sich die Welle in flüssigen Medien, insbesondere Öl, befindet. Die Erdungsvorrichtungen sind hierbei so ausgebildet, dass an der Kontaktierungsstelle zwischen dem Ableitelement und der Welle kein Flüssigfilm vorhanden ist, so dass eine sichere Ableitung der induzierten Spannungen bzw. Ladungen gewährleistet ist. Die Erdungsvorrichtungen haben Abstreifer, mit denen das flüssige Medium auf der Welle abgestreift werden kann, so dass im Kontaktbereich zwischen dem Ableitelement und der Welle eine zuverlässige Ableitung sichergestellt ist.
Unter einer Welle ist allgemein ein drehendes Maschinenteil zu verstehen, von dem elektrische Ladungen bzw. Spannungen abgeführt werden. Wenn darum im Folgenden von einer Welle die Rede ist, so ist darunter allgemein ein drehendes Maschinenteil zu verstehen.
1 zeigt eine Welle 1, die in einen flüssigen Medium, vorteilhaft in Öl, angeordnet ist. Dies hat zur Folge, dass sich auf der Mantelfläche 2 der Welle 1 ein Mediumsfilm bilden kann, der eine nichtleitende Barriere bildet, die bei einer Ableitung der induzierten Spannungen bzw. Ladungen zu unzulässig hohen Übergangswiderständen bzw. Impedanzen zwischen der Welle 2 und einem Ableitelement 3 führen würden.
Aus diesem Grunde ist die Erdungsvorrichtung mit wenigstens einem Abstreifer 4 versehen, der auf der Mantelfläche 2 der Welle 1 aufliegt und den Mediumsfilm so abstreift, dass im Kontaktbereich zwischen dem Ableitelement 3 und der Welle 1 kein oder nur eine nicht störende Menge an Mediumsfilm vorhanden ist.
Im Ausführungsbeispiel hat das Ableitelement 3 zwei Abstreifer 4, die beiderseits einer Mittelebene 5 des Ableitelementes 3 vorgesehen sind.
Die beiden Abstreifer 4 sind in Umfangsrichtung der Welle entgegengesetzt zueinander gerichtet und enden jeweils in einer Kante 6, mit der die Abstreifer 4 auf der Mantelfläche 2 der Welle 1 aufliegen. Die beiden Kanten 6 wirken bei drehender Welle 1 als Abschälelemente, die den auf der Mantelfläche 2 befindlichen Mediumfilm 7 abschälen, wie dies in 1 für den linken Abstreifer 4 dargestellt ist.
Der linke Abstreifer 4 wird dann wirksam, wenn in der Darstellung 1 die Welle im Uhrzeigersinn dreht. Dreht die Welle 1 entgegen dem Uhrzeigersinn, dann wird der in 1 rechte Abstreifer 4 wirksam, der den Mediumfilm 7 von der Mantelfläche 2 der Welle 1 abschält. Die beiden Abstreifer stellen somit je nach Drehrichtung der Welle 1 sicher, dass das Ableitelement 3 ohne Zwischenlage eines Mediumfilms 7 auf der Mantelfläche 2 aufliegt. Auf diese Weise können elektrische Ladungen und induzierte Spannungen zuverlässig von der Welle 1 abgeleitet werden.
Das Ableitelement 3 kann stiftförmig ausgebildet sein und runden oder eckigen Querschnitt haben. Das Ableitelement 3 kann auch derart blockförmig ausgebildet sein, dass es sich in Längsrichtung der Welle 1 erstreckt. In diesem Falle verlaufen die Kanten 6 der Abstreifer 4 achsparallel. Die Abstreifer 4 sind einstückig mit dem Ableitelement 3 ausgebildet. Es ist an seinem der Welle 1 benachbarten Ende an seiner Außenseite 8 mit einer Vertiefung 9 versehen, die so gestaltet ist, dass die beiden Abstreifer 4 mit den Abstreifkanten 6 entstehen. Die Abstreifer 4 verjüngen sich in Richtung auf ihre freien Enden und laufen in der Kante 6 aus. Die Abstreifer 4 haben infolge der beschriebenen Ausbildung Keilform.
Das Ableitelement 3 und die Abstreifer 4 sind einstückig miteinander ausgebildet.
Für das Ableitelement 3 mit den Abstreifern 4 kommt jedes Material in Betracht, das leitend ist und eine ausreichende Verschleißfestigkeit aufweist.
Das Ableitelement 3 wird vorteilhaft durch wenigstens ein druckkrafterzeugendes Element 10 (nachfolgend kurz Druckelement genannt) radial gegen die Welle 1 gedrückt, so dass für eine einwandfreie Ableitung der elektrischen Spannungen/Ladungen der ausreichende Kontaktdruck gewährleistet ist. Das Druckelement 10 ist elektrisch leitend ausgebildet.
Das Ableitelement 3 ragt in ein Gehäuse 11, in dem auch das Druckelement 10 untergebracht ist. Bei einer einfachen und vorteilhaften Ausführungsform wird das Druckelement 10 durch wenigstens eine Druckfeder gebildet, die eine Schraubendruckfeder oder auch eine Tellerfeder sein kann.
Das Ableitelement 3 ist über das Druckelement 10 in geeigneter Weise elektrisch leitend mit dem Gehäuse 11 verbunden, in welches die Spannungen/Ladungen von der Welle 1 abgeleitet werden. Das Gehäuse 11 kann geerdet sein. Es ist auch möglich, das elektrisch leitende Gehäuse 11 mit einem geerdeten Teil zu verbinden.
Die Abstreifer 4 stellen sicher, dass die Ableitung der elektrischen Ladungen bzw. Spannungen von der Welle 1 auch dann zuverlässig erfolgen kann, wenn sich die Welle 1 in einem Medium, wie etwa Öl, befindet. Die Abstreifer 4 sorgen dafür, dass stets ein sicherer, für die Ableitung optimaler Kontakt zwischen dem Ableitelement 3 und der Welle 1 hergestellt ist.
2 zeigt beispielhaft die Möglichkeit, die Abstreiferfunktion sowie die Ableitfunktion auf unterschiedliche Bauteile zu verteilen.
Das Ableitelement 3 ist entsprechend der vorigen Ausführungsform vorteilhaft stiftförmig ausgebildet und wird durch das wenigstens eine Druckelement 10 radial gegen die Welle 1 gedrückt. Die Stirnseite 12 des Ableitelementes 3 ist entsprechend der vorigen Ausführungsform an die Krümmung der Mantelfläche 2 der Welle 1 angepasst, so dass ein großflächiger Kontakt zwischen dem Ableitelement 3 und der Mantelfläche 2 der Welle 1 gegeben ist.
Das Ableitelement 3 kann, wie anhand der vorigen Ausführungsform erläutert, auch als langestreckter Ableitkörper ausgebildet sein, der sich längs der Welle 1 erstreckt.
Das Ableitelement 3 wird über einen Teil seiner Höhe vom Abstreifer 4 umgeben, der entsprechend der vorigen Ausführungsform keilförmig ausgebildet ist und in der Abstreifkante 6 ausläuft, die in der Einbaulage an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegt. Der Abstreifer 4 liegt entsprechend der vorigen Ausführungsform über seine Länge und Dicke flächig an der Mantelfläche 2 der Welle 1 an.
Damit eine gute Abstreifwirkung erreicht wird, ist der Abstreifer 4 gegen die Welle 1 radial belastet. Hierfür ist wenigstens ein druckkrafterzeugendes Element 13 (nachfolgend kurz Druckelement genannt) vorgesehen, mit dem der Abstreifer 4 gegen die Welle 1 gedrückt wird.
Das Ableitelement 3 ragt durch den hülsenförmigen Abstreifer 4 in das Gehäuse 11, in dem das Druckelement 10 untergebracht ist.
Die Ableitung der elektrischen Spannungen/Ladungen von der Welle 1 erfolgt in der beschriebenen Weise über das elektrisch leitende Ableitelement 3, das mit einem geerdeten Gehäuse elektrisch leitend verbunden ist.
Da bei dieser Ausführungsform der Abstreifer 4 keine Ableit-, sondern nur eine Abschälfunktion hat, kann der Abstreifer 4 aus einem für die Abstreifwirkung optimalen Werkstoff hergestellt sein.
Das Ableitelement 3 kann beispielhaft ein Kohlestift sein, der ein kostengünstiges, einfaches Bauteil ist und eine zuverlässige Ableitung der induzierten Spannungen/Ladungen von der Welle 1 ermöglicht.
Auch bei dieser Ausführungsform ist durch die beiden Abstreifer 4 beiderseits des Ableitelementes 3 gewährleistet, dass der Mediumfilm 7 je nach Drehrichtung der Welle 1 zuverlässig abgeschält wird, so dass ein einwandfreier Kontakt zwischen dem Ableitelement 3 und der Welle 1 erreicht wird.
Anhand der 3 und 4 wird erläutert, dass die Abschälfunktion des Abstreifers 4 unabhängig von dessen Verschleißzustand aufrechterhalten bleibt. 3 zeigt den Abstreifer 4 im Neuzustand. Der Abstreifer 4 ist durch das Druckelement 13 gegen die Welle 1 radial gedrückt. Die der Welle 1 zugewandte Stirnseite 12 des Abstreifers 4 ist an die Umrissform der Welle 1 angepasst, so dass die Stirnseite 12 über die Umfangsbreite sowie die Länge des Abstreifers 4 flächig an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegt.
Der Abstreifer 4 verjüngt sich von der Welle 1 ausgehend stetig. Damit der Mediumfilm 7 einwandfrei von der Mantelfläche 2 der Welle 1 abgeschält werden kann, hat der Abstreifer 4 die Abstreifkanten 6, die sich in Achsrichtung der Welle 1 erstrecken.
Die Abstreifkanten 6 sind die freien Enden von Keilelementen 14, die sich in Richtung auf die Kanten 6 stetig verjüngen und sich entgegengesetzt schräg zur Mittelebene 5 des Abstreifers 4 nach außen erstrecken. Aufgrund der entgegengesetzt schräg zueinander verlaufenden Keilelemente 14 kann der Abstreifer 4 den Medienfilm 7 unabhängig von der Drehrichtung der Welle 1 von der Mantelfläche abnehmen.
Die Keilelemente 14 bieten den Vorteil, dass die Abschälwirkung unabhängig vom Verschleiß des Abstreifers 4 ist. 4 zeigt beispielhaft, dass der Abstreifer 4 im Vergleich zum Neuzustand gemäß 3 einen sehr starken Verschleiß aufweist. Dennoch sind die Keilelemente 14 und insbesondere die Kanten 6 voll wirksam, so dass der Mediumfilm 7 zuverlässig von der Mantelfläche 2 der Welle 1 abgeschält wird.
Die 5 bis 7 zeigen in schematischer Darstellung verschiedene Ausgestaltungen von Ableitelementen 3. Sie werden durch die Kraft F gegen die Welle 1 belastet. Die Andrückkraft F kann beispielhaft durch das Druckelement 13 gemäß den 1 bis 4 erzeugt werden. Andere Gestaltungen der Druckelemente 13 werden anhand der weiteren Ausführungsbeispiele noch erläutert.
Das Ableitelement 3 gemäß 5 ist so ausgebildet, dass es an seiner der Welle 1 zugewandten Seite eine Vertiefung 15 aufweist, die seitlich von den Keilelementen 14 begrenzt wird. Sie haben am freien Ende die Kanten 6, mit denen das Medium von der Mantelfläche 2 der Welle 1 in der beschriebenen Weise abgeschält wird. Die Keilelemente 14 sind entgegengesetzt schräg zueinander gerichtet und verjüngen sich in Richtung auf die Kante 6 stetig.
Das Ableitelement 3 ist etwa V-förmig ausgebildet. Seine beiden Außenseiten 16, 17, die auch die Außenseiten der Keilelemente 14 bilden, liegen winklig zueinander und schneiden einander in einer Kante 18, die sich in Längsrichtung des Ableitelementes 3 und parallel zur Achse der Welle 1 erstreckt. Die Außenseiten 16, 17 verbinden die Kante 18 mit den Kanten 6.
Die Vertiefung 15 wird von zwei winklig zueinander liegenden Innenseiten 19, 20 begrenzt. Sie sind ebenso wie die Außenseiten 16, 17 eben ausgebildet. Die Innenseiten 19, 20 schneiden einander in einer Kante 21, die sich in Längsrichtung des Ableitelementes 3 sowie parallel zur Achse der Welle 1 erstreckt.
Die beiden Kanten 18, 21 liegen in der Mittelebene 5 des Abstreifers 4.
Die Außenseiten 16, 17 und Innenseiten 19, 20 schneiden einander in den Abstreifkanten 6.
Wie 5 zeigt, ist das Ableitelement 3 in Bezug auf seine Mittelebene 5 spiegelsymmetrisch ausgebildet. Es kann infolge seiner V-förmigen Ausbildung in einem entsprechenden Halter beispielsweise verkeilt werden. Selbstverständlich kann das Ableitelement 3 auch unsymmetrisch ausgebildet sein.
Wie bei den vorigen Ausführungsformen können die Keilelemente 14 aus hartem Material bestehen. Vorteilhaft sind zumindest die Keilelemente 14 geringfügig elastisch verformbar, so dass diese bei entsprechender Druckbelastung F geringfügig elastisch verformt werden können, so dass die Abstreifkanten 6 auf der Mantelfläche 2 der Welle 1 aufliegen.
Das Ableitelement 3 gemäß 5 ist so gestaltet, dass die Abstreifkanten 6 auf der Mantelfläche 2 aufliegen. Dementsprechend sind die Innenseiten 19, 20 so vorgesehen, dass sie als Tangenten im Bereich der Kanten 6 angesehen werden können.
Das Ableitelement 3 gemäß 6 ist so ausgebildet, dass es mit seiner Stirnseite 12 vollflächig an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegt. Die beiden Keilelemente 14 haben die Abstreifkante 6, mit der der Mediumfilm auf der Mantelfläche 2 abgeschält wird. Das Ableitelement 3 hat die beiden ebenen Außenseiten 22, 23, die durch eine ebene Oberseite 24 miteinander verbunden sind. Sie erstreckt sich senkrecht zur Mittelebene 5, die wie bei den vorigen Ausführungsformen die Symmetrieebene des Ableitelementes 3 bildet.
Wie bei der vorigen Ausführungsform kann das Ableitelement 3 auch unsymmetrisch ausgebildet sein.
Während bei den Ausführungsformen nach den 5 und 6 die Außenseiten 16, 17; 22, 23 des Ableitelementes 3 ebene Flächen sind, sind die Außenseiten 25, 26 des Ableitelementes 3 gemäß 7 stetig gekrümmt ausgebildet. Die Außenseiten 25, 26 erstrecken sich von der ebenen Oberseite 24 bis zu den Kanten 6 der Keilelemente 14. Das Ableitelement ist wiederum spiegelsymmetrisch zu seiner Längsmittelebene 5 ausgebildet.
8 zeigt eine Erdungsvorrichtung, bei welcher der Abstreifer 4 an das Ableitelement 3 angebunden ist. Das Ableitelement 3 hat beispielhaft rechteckigen Querschnitt und erstreckt sich axial über einen Teil der Länge der Welle 1. Im Ausführungsbeispiel ist an den Längsseiten 27, 28 des Ableitelementes 3 jeweils wenigstens ein Abstreifer 4 befestigt.
Das Ableitelement 3 hat die gekrümmte Stirnseite 12, mit der es flächig an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegt. Die Ausbildung des Ableitelementes 3 entspricht der Ausführungsform gemäß 2. Das Ableitelement 3 steht unter der Kraft des Druckelementes 10, das im Gehäuse 11 untergebracht ist, in welches das Ableitelement 3 ragt. Insoweit entspricht die Erdungsvorrichtung der Ausführungsform gemäß 2.
Die beiden Abstreifer 4 sind in geeigneter Weise an den Längsseiten 27, 28 des Ableitelementes 3 befestigt. Je nach Material des Ableitelementes 3 und/oder Abstreifer 4 kommt als Verbindung eine Klebeverbindung, eine Schweißverbindung und dgl. in Betracht.
Die Abstreifer 4 können sich über die axiale Länge des Ableitelementes 3 erstrecken. Dann wird der Mediumfilm 7 durch den entsprechenden Abstreifer 4 so abgeschält, dass das Ableitelement 3 über seine Länge flächigen Kontakt mit der Mantelfläche 2 der Welle 1 hat.
Die beiden Abstreifer 4 sind vorteilhaft gleich ausgebildet, aber spiegelbildlich zueinander am Ableitelement 3 befestigt. Je nach Drehrichtung der Welle 1 ist somit der eine oder der andere Abstreifer 4 wirksam. In 8 dreht die Welle 1 beispielhaft entgegen dem Uhrzeigersinn. Darum schält der in 8 rechte Abstreifer 4 den Mediumfilm 7 von der Welle 1 ab, was durch den Pfeil kenntlich gemacht ist.
Der Abstreifer 4 hat einen Grundkörper 29, der rechteckigen Querschnitt hat und über dessen der Welle 1 zugewandte Unterseite das Keilelement vorsteht. Es verjüngt sich in Richtung auf sein freies Ende und weist die Kante 6 auf, mit der der Mediumfilm 7 von der Mantelfläche 2 der Welle 1 geschält wird. Wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen sind die Keilelemente 14 schräg zur Umfangsrichtung der Mantelfläche 2 angeordnet, so dass eine besonders gute Schälwirkung erreicht wird.
Das Keilelement 14 begrenzt nach außen eine Vertiefung 30.
Der Abstreifer 4 besteht aus einem geeigneten Kunststoff, der elastisch verformbar ist und dessen Keilelement 14 eine ausreichend hohe Steifigkeit aufweist, um den Mediumfilm 7 sauber von der Welle 1 abschälen zu können.
Vorteilhaft geht die Außenseite 31 des Grundkörpers 29 stetig in eine gekrümmte Außenseite 32 des Keilelementes 14 über.
Die beiden Abstreifer 4 sind im Bereich außerhalb des Gehäuses 11 angeordnet und haben vorteilhaft Abstand vom Gehäuse 11.
Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind das Ableitelement 3 und die Abstreifer 4 getrennte Bauteile, die optimal an ihre jeweilige Funktion angepasst werden können. Das Ableitelement 3 kann beispielsweise aus einem besonders gut leitfähigen Werkstoff bestehen, wie Kohle, leitfähiges PTFE und dgl. Für die Abstreifer 4 können zum Abstreifen flüssiger Medien besonders geeignete Werkstoffe verwendet werden, wie etwa HNBR, FKM, alternative Elastomerwerkstoffe, andere geeignete Kunststoffe, Sinterwerkstoffe und dergleichen.
Das Ableitelement 3 wird vom Gehäuse 11 mit Abstand umgeben, so dass es durch das Druckelement 10 leicht nachgestellt bzw. belastet werden kann.
Die Ableitung der induzierten Spannungen bzw. elektrischen Ladungen von der Welle 1 erfolgt über das Ableitelement 3 und das Druckelement 10 in das Gehäuse 11.
Beim Ausführungsbeispiel nach 9 sind das Ableitelement 3 und die beiden Abstreifer 4 materialeinheitlich ausgebildet. Die Abstreifer 4 werden dadurch gebildet, dass in die Stirnseite 12 des Ableitelementes 3 zwei Vertiefungen 33 eingebracht werden, die so gestaltet sind, dass die Vertiefungen 33 in Höhe der Längsseiten 27, 28 des Ableitelementes 3 durch die Keilelemente 14 begrenzt sind. Sie haben die Kanten 6, mit denen sie an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegen. Der die Vertiefungen 33 voneinander trennende Mittelteil 34 des Ableitelementes 3 liegt mit seiner Stirnseite 12 flächig an der Mantelfläche 2 der Welle 1 an.
Das Ableitelement 3 mit den Abstreifern 4 wird durch das Druckelement 10 gegen die Welle 1 belastet. Das Druckelement 10 ist im Gehäuse 11 untergebracht, in welches das Ableitelement 3 ragt. Es steht über das Gehäuse 11 vor und wird von ihm mit Abstand umgeben, so dass das Ableitelement 3 durch das Druckelement 10 behinderungsfrei verschoben werden kann.
10 zeigt eine Erdungsvorrichtung, die drei Ableitelemente 3 aufweist, die gleichmäßig über den Umfang der Welle 1 verteilt angeordnet sind. Die Ableitelemente 3 haben eine Ausbildung ähnlich der Ausführungsform gemäß 9. Die Ableitelemente 3 sind gleich ausgebildet und werden durch ein gemeinsames Druckelement 10 gegen die Welle 1 gedrückt.
Das Ableitelement 3 ist materialeinheitlich mit den Abstreifern 4 ausgebildet, die in der beschriebenen Weise mit den Kanten 6 an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegen. In 10 dreht die Welle 1, wie der Drehpfeil andeutet, entgegen dem Uhrzeigersinn. Dadurch wird die in 10 rechte Kante 6 wirksam, die den auf der Mantelfläche 2 vorhandenen Mediumfilm 7 in der beschriebenen Weise abschält. Die Stirnseite 12 des Mittelteiles 34 des Ableitelementes 3 hat dadurch einwandfreien Kontakt mit der Mantelfläche 2, um die induzierten Spannungen bzw. Ladungen von der Welle abzuleiten.
Die Oberseite 24 der Ableitelemente 3 verläuft vorteilhaft in Umfangsrichtung der Welle 1 gekrümmt, so dass das Druckelement 10 über die Umfangsbreite des Ableitelementes 3 einen gleichmäßigen Druck ausüben kann.
Es ist sogar möglich, in der Oberseite 24 der Ableitelemente 3 eine in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefung vorzusehen, in welche das Druckelement 10 eingreift. Dadurch ist eine einwandfreie Positionierung des Druckelementes 10 zum Ableitelement 3 gewährleistet.
Das Druckelement 10 ist bei der Ausführungsform gemäß 10 ein aus elektrisch leitendem Material bestehender Ring, mit dem die Ableitelemente 3 radial gegen die Welle 1 gedrückt werden, um eine zuverlässige Kontaktierung zwischen den Ableitelementen 3 und der Welle 1 sicherzustellen. Das ringförmige Druckelement 10 kann aus elastisch dehnbarem Material bestehen. Dann lässt sich besonders einfach eine radiale Vorspannung auf die Ableitelemente 3 aufbringen. Auch ist dann eine einfache Montage des Druckelementes 10 möglich.
Das ringförmige Druckelement 10 kann auch so ausgebildet sein, dass es unter entsprechender Spannung auf die Ableitelemente 3 aufgebracht wird.
Im Bereich zwischen benachbarten Ableitelementen 3 befinden sich in Achsrichtung der Welle 1 sich erstreckende Zapfen bzw. Stifte 35, die von einem ringförmigen Radialflansch 36 eines ringförmigen Gehäuses 37 abstehen. Es hat einen zylindrischen Mantel 38, der das Druckelement 10 und die Ableitelemente 3 mit Abstand umgibt. Der Radialflansch 36 und der Mantel 38 sind vorteilhaft einstückig ausgebildet und bestehen aus elektrisch leitendem Material.
Die Zapfen 35 sind elektrisch leitend mit dem Radialflansch 36 verbunden und können mit ihm beispielsweise verschweißt sein.
Die von den Ableitelementen 3 aufgenommenen induzierten Spannungen oder Ladungen werden vom Druckelement 10 über die Zapfen 35 auf das Gehäuse 37 übertragen, das geerdet sein kann oder an ein geerdetes Bauteil angeschlossen ist.
Zwischen benachbarten Ableitelementen 3 sind im Ausführungsbeispiel jeweils zwei Zapfen 35 vorgesehen, deren Abstand voneinander größer ist als ihr Abstand zum jeweils zum benachbarten Ableitelement 3. Eine solche Gestaltung der Erdungsvorrichtung ist allerdings nicht beschränkend zu verstehen. Die Zahl sowie die Anordnung der Zapfen 35 im Bereich zwischen den Ableitelementen 3 kann je nach Anwendungsfall auch eine andere Ausbildung haben.
Das ringförmige Druckelement 10 ist so vorgesehen, dass es Abstand vom Mantel 38 hat.
Das Gehäuse 37 ist ringförmig ausgebildet und weist eine zentrale Durchgangsöffnung 39 für die Welle 1 auf. Da das Gehäuse 37 in einer Axialrichtung offen ist, können die Ableitelemente 3 sowie das Druckelement 10 einfach in das Gehäuse eingesetzt und montiert werden.
Die 11 und 12 zeigen eine weitere Ausführungsform des Ableitelementes 3. Es ist im Wesentlichen gleich ausgebildet wie das Ableitelement gemäß 10. Es ist blockförmig ausgebildet und hat die beiden Keilelemente 14, die beiderseits des Mittelteiles 34 angeordnet sind und mit den endseitigen Kanten 6 an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegen. Das Ableitelement 3 hat wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen über seine Länge konstanten Querschnitt.
Der Mittelteil 34 liegt mit seiner Stirnseite 12 über seine Länge und Umfangsbreite flächig an der Mantelfläche 2 der Welle 1, wie dies auch bei den Ausführungsformen gemäß den 9 und 10 der Fall ist.
Die Oberseite 24 des Ableitelementes 3 besteht beispielhaft aus drei nebeneinanderliegenden Abschnitten 24a, 24b, 24c. Der mittlere Abschnitt 24b ist eben, während die beiden an ihn anschließenden Abschnitte 24a, 24c stetig gekrümmt verlaufen und den Abschnitt 24b mit der Außenseite 40, 41 der Keilelemente 14 verbinden. In Richtung auf die Kanten 6 verlaufen die Außenseiten 40, 41 stetig gekrümmt.
Auch die Innenseiten 42, 43 der Keilelemente 14 verlaufen in Richtung auf die Kanten 6 stetig gekrümmt. Die Innenseiten 42, 43 begrenzen die Vertiefungen 33 in der Stirnseite des Ableitelementes 3.
Entsprechend den Ausführungsbeispielen nach den 9 und 10 hat der Mittelteil 34 des Ableitelementes 3 parallel zueinander verlaufende Außenseiten 44, 45, die eben ausgebildet sind und die Vertiefungen 33 in Umfangsrichtung nach innen begrenzen.
Das Ableitelement 3 ist wie die vorigen Ausführungsformen vorteilhaft spiegelsymmetrisch zu seiner Längsmittelebene 5 ausgebildet, kann aber auch unsymmetrische Ausbildung haben.
Das ringförmige Druckelement 10 liegt am mittleren Abschnitt 24b der Oberseite 24 des Ableitelementes 3 an. Die beiden äußeren, gekrümmten Abschnitte 24a, 24c tragen vorteilhaft zur Umlenkung des Druckelementes 10 zu den Zapfen 35 bei.
Wie beim Ausführungsbeispiel nach 10 kann auch das Ableitelement 3 gemäß den 11 und 12 an seiner Oberseite 24 eine Vertiefung aufweisen, in welche das Druckelement 10 eingreift. Dann ist es zuverlässig gegenüber dem Ableitelement 3 positioniert.
Das ringförmige Druckelement 10 kann runden Querschnitt haben. Auch eine bandförmige Ausbildung des Druckelementes 10 oder eine Ausbildung mit eckigem Querschnitt ist möglich.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den 13 und 14 ist das Gehäuse 37 ringförmig ausgebildet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 10 hat das Gehäuse 37 keinen L-, sondern U-förmigen Querschnitt.
An der Welle 1 liegen diametral einander gegenüberliegend zwei Ableitelemente 3 an, die gleich ausgebildet sind und eine Ausbildung ähnlich wie 3 haben. In der Oberseite 24 der Ableitelemente 3 befindet sich eine über die Länge des Ableitelementes 3 durchgehende Vertiefung 46, in die das eine Ende eines Druckelementes 10 eingreift. Es ist als Schraubendruckfeder ausgebildet, die das Ableitelement 3 radial gegen die Welle 1 drückt.
Mit dem anderen Ende stützt sich das Druckelement 10 an der Innenseite des äußeren zylindrischen Mantels 38 des Gehäuses 37 ab. Der radial innere zylindrische Mantel 47 des Gehäuses 37 hat einen Durchgang 48 für das Druckelement 10.
Die Ableitelemente 3 haben die Keilelemente 14, die mit ihren endseitigen Kanten 6 in der beschriebenen Weise an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegen und dafür sorgen, dass der auf der Mantelfläche 2 der Welle 1 befindliche Mediumfilm 7 abgeschält wird, so dass die Stirnseite 12 der Ableitelemente 3 einen zuverlässigen Kontakt mit der Welle 1 hat. Dadurch können die elektrischen Ladungen bzw. induzierten Spannungen von der Welle 1 über die elektrisch leitend ausgebildeten Druckelemente 10 an das Gehäuse 37 weitergeleitet werden. Es kann geerdet sein, aber auch mit einem geerdeten weiteren Element verbunden sein, über das die Ladungen bzw. Spannungen abgeleitet werden können.
Da im Ausführungsbeispiel die Ableitelemente 3 diametral einander gegenüberliegen, wird die Welle 1 gleichmäßig belastet. Die beiden Ableitelemente 3 sorgen für eine einwandfreie Ableitung der induzierten Spannungen bzw. elektrischen Ladungen.
Das Druckelement 10 kann abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel jede andere geeignete Ausbildung haben, mit der es möglich ist, die induzierten Ladungen bzw. elektrischen Spannungen von der Welle 1 abzunehmen und auf das Gehäuse 37 zu übertragen.
Die Vertiefungen 46 der Ableitelemente 3 stellen sicher, dass das Druckelement 10 nicht in Umfangsrichtung der Welle 1 herausrutschen kann.
Die Erdungsvorrichtung gemäß den 13 und 14 kann abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel auch so ausgebildet sein, dass an der Welle 1 nur ein Ableitelement 3 mit Druckelement 10 anliegt, dass aber auch mehr als zwei Ableitelemente 3 mit Druckelement 10 vorgesehen sein können. In diesem Falle ist im Mantel 47 eine entsprechende Zahl von Durchgängen 48 vorgesehen.
Da die Ableitelemente 3 auch bei dieser Ausführungsform zwei entgegengesetzt zueinander in Umfangsrichtung gerichtete Keilelemente 14 aufweisen, kann die Erdungsvorrichtung in beiden Drehrichtungen der Welle 1 eingesetzt werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 15 sind die Ableitelemente 3 durch ein gemeinsames ringförmiges Druckelement 10 in Richtung auf die Welle 1 belastet. Beispielhaft sind diametral einander gegenüberliegend zwei Ableitelemente 3 vorgesehen, die eine Ausbildung entsprechend 3 haben. Sie liegen mit ihren gekrümmten Stirnseiten 12 in der beschriebenen Weise flächig an der Mantelfläche 2 der Welle 1 an.
Die beiden Keilelemente 14 der beiden Ableitelemente 3 gewährleisten, dass ein auf der Mantelfläche 2 der Welle 1 befindlicher Mediumfilm unabhängig von der Drehrichtung der Welle 1 wirkungsvoll abgeschält wird.
Im Bereich zwischen den Ableitelementen 3 sind an der Innenseite des Radialflansches 36 des Gehäuses 37 stegförmige Führungselemente 49, 50 vorgesehen, die koaxial zur Achse 51 des Gehäuses 37 verlaufen und Abstand vom Mantel 38 sowie vom inneren Rand 52 des Radialflansches 36 haben. Zumindest die Anlageflächen 53, 54 der Führungselemente 49, 50 für das Druckelement 10 liegen koaxial zur Achse 51. Dadurch kann das ringförmige Druckelement 10 sauber an den Anlageflächen 53, 54 anliegen.
Die beiden Führungselemente 49, 50 stehen senkrecht vom Radialflansch 36 ab und enden mit Abstand von den Ableitelementen 3. Dadurch lässt sich das ringförmige Druckelement 10 einfach so montieren, dass auf die Ableitelemente 3 ein ausreichender radialer Druck ausgeübt wird. Ihre Stirnseiten 12 liegen dadurch einwandfrei an der Mantelfläche 2 der Welle 1 an.
Das Druckelement 10 kann auf den Ableitelementen 3 aufliegen. Die Oberseite 24 der Ableitelemente 3 kann, wie im Ausführungsbeispiel, eben ausgebildet sein. Wie anhand der 10 bis 12 erläutert ist, kann die Oberseite 24 auch eine Krümmung aufweisen, so dass das ringförmige Druckelement 10 flächig auf der Oberseite 24 aufliegt.
Weiter kann in der Oberseite 24 der Ableitelemente 3 eine Vertiefung vorgesehen sein, in welche das ringförmige Druckelement 10 eingreift.
Darüber hinaus kann das Druckelement 10 in jeder geeigneten Weise fest mit den Ableitelementen 3 verbunden sein. So kann das Druckelement 10 durch Klemmung, durch Krempen, durch Verkleben, durch Ein- oder Umspritzen und dergleichen mit dem Ableitelement 3 verbunden sein. Diese Art Verbindung gilt auch für die anderen Ausführungsformen, bei denen ein umlaufendes, ringförmiges Druckelement eingesetzt wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach 15 kann die Zahl der Abstreifelemente 3 variieren. So kann die Erdungsvorrichtung nur ein einziges Abstreifelement 3 aufweisen. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn die Führungselemente 49, 50 in Umfangsrichtung länger ausgebildet sind.
Alternativ kann auch nur ein Führungselement für das Druckelement 10 vorgesehen sein, das sich so weit in Umfangsrichtung des Gehäuses 37 erstreckt, dass das Druckelement 10 über seinen Umfang zuverlässig abgestützt ist.
Bei mehr als zwei Ableitelementen 3 ist vorteilhaft zwischen benachbarten Ableitelementen jeweils ein stegförmiges Führungselement 49, 50 vorgesehen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, wenn eine entsprechende Zahl von Ableitelementen 3 eingesetzt, zwischen benachbarten Ableitelementen 3 kein Führungselement 49, 50 vorzusehen. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass die von den Ableitelementen 3 aufgenommenen induzierten Spannungen bzw. elektrischen Ladungen über das elektrisch leitende Druckelement 10 auf das Gehäuse 37 übertragen werden. Hierfür kann es beispielhaft ausreichen, nur ein Übertragungselement, wie etwa den Zapfen 35 (10), zu verwenden, der vom Radialflansch 36 des Gehäuses 37 absteht und elektrisch leitend mit ihm verbunden ist. An diesem Zapfen liegt das ringförmige Druckelement 10 an, so dass es über diesen Zapfen die elektrischen Ladungen bzw. induzierten Spannungen auf das Gehäuse 37 übertragen kann.
Bei der Ausführungsform gemäß den 16 bis 20 hat die Erdungsvorrichtung einen Ringflansch 56, der die Welle 1 umgibt und der mit axial abstehenden Kontaktzungen 55 versehen ist, die etwa axial vom Ringflansch 56 abstehen und Ableitelemente bilden. Der Ringflansch 56 liegt in einer Radialebene und hat eine zentrale Öffnung 57, durch welche die Welle 1 ragt. Begrenzt wird die Öffnung 57 von einer ringförmigen Rippe 58, die senkrecht vom Ringflansch 56 absteht und vorteilhaft einstückig mit ihm ausgebildet ist. Von der Stirnseite 59 der Rippe 58 stehen die Kontaktzungen 55 ab, die über den Umfang der Rippe 58 vorteilhaft gleichmäßig verteilt angeordnet sind und Abstand voneinander haben.
Vorteilhaft sind der Ringflansch 56, die Rippe 58 und die Kontaktzungen 55 einstückig aus elektrisch leitendem Material ausgebildet. Diese Komponenten können beispielsweise aus einem Federblech durch Stanzen und Biegen oder als PTFE-Bauteil oder als Gummibauteil (gespritzt) sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Mit dem Ringflansch 56 kann die Erdungsvorrichtung in geeigneter Weise in die Einbaulage befestigt werden. Der Ringflansch 56 ist hierbei an ein geerdetes Bauteil angeschlossen, über das die induzierten Ladungen bzw. Spannungen abgeleitet werden.
Die Kontaktzungen 55 haben vorteilhaft gleiche Form. Im Ausführungsbeispiel haben die Kontaktzungen 55 Rechteckform und liegen mit ihrer Unterseite 60 flächig an der Mantelfläche 2 der Welle 1 an.
Die Kontaktzungen 55 sind so vorgesehen, dass sie in der Einbaulage unter elastischer Vorspannung an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegen.
Die 21 bis 25 zeigen die Möglichkeit, die Kontaktzungen 25 mittels einer Ringfeder 61 gegen die Welle 1 radial zu drücken.
Die Kontaktzungen 55 sind außenseitig mit einer Vertiefung 62 versehen (25), in die die Ringfeder 61 eingreift. Dadurch lässt sich die Ringfeder 61 bezüglich der Kontaktzungen 55 einfach positionieren. Außerdem dienen die Vertiefungen 62 der Kontaktzungen 55 als Axialsicherung für die Ringfeder 61.
Im Übrigen ist die Ausführungsform gemäß den 21 bis 25 gleich ausgebildet wie das Aufführungsbeispiel nach den 16 bis 20.
Die Kontaktzungen 55 haben bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 16 bis 25 rechteckigen Umriss. In Stirnansicht bzw. im Querschnitt sind die Kontaktzungen 55 trapezförmig ausgebildet (26). In diesem Falle haben die Kontaktzungen 55 Schmalseiten 63, 64, die entgegengesetzt schräg zueinander verlaufen. Sie verbinden die der Welle 1 zugewandte Innenseite 65 mit einer Außenseite 66, die vorzugsweise parallel zur Innenseite 65 verläuft. Die Innenseite 65 bildet die Kontaktseite der Kontaktzungen 55, mit der sie in der Einbaulage an der Mantelfläche 2 der Welle 1 anliegen. Die Innenseite 65 liegt bündig zur bzw. in einer Ebene mit der Innenseite 67 der Rippe 58.
Am Übergang von den Schmalseiten 63, 64 in die Innenseite 65 werden die Kanten 6 gebildet, mit denen im Einsatz der Erdungsvorrichtung ein auf der Mantelfläche 2 der Welle 1 befindlicher Mediumfilm abgeschält wird.
Die Kanten 6 verlaufen über ihre Länge gerade und liegen in der Innenseite 67 der Rippe 58. Da das Ableitelement 3 die beiden Kanten 6 aufweist, ist die Erdungsvorrichtung unabhängig davon wirksam, in welcher Richtung die Welle 1 dreht. Je nach Drehrichtung wird die eine oder andere Kante 6 wirksam.
Die Kanten 6 sowie die Schmalseiten 63, 64 erstrecken sich senkrecht zur Rippe 58, wie aus 27 hervorgeht.
Die 28 und 29 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher die Kontaktzungen 55 in Richtung auf ihre freien Enden verjüngt ausgebildet sind. Darum verlaufen die Kanten 6 nicht parallel zueinander, sondern konvergierend in Richtung auf ihre freien Enden. Im Übrigen sind die Kontaktzungen 55 gleich ausgebildet wie beim Ausführungsbeispiel nach den 26 und 27.
Da die Kanten 6 über ihre Länge in der gleichen Ebene wie die Innenseite 67 der Rippe 58 liegen, können die Kanten 6 über ihre Länge die beschriebene Abschälfunktion ausführen.
Die Kontaktzungen 55 sind, wie beschrieben, Ableitelemente, die wegen der Kanten 6 gleichzeitig auch als Abstreifer wirken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1872463 B1 [0003]

Claims

Erdungsvorrichtung zur Ableitung induzierter Spannungen bzw. elektrischer Ladungen von einem ersten Maschinenteil (1), vorzugsweise einer Welle, in ein zweites Maschinenteil (11, 37), mit wenigstens einem Ableitelement (3), das mit den beiden Maschinenteilen (1; 11, 37) elektrisch leitend verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Ableitelement (3) wenigstens ein Abstreifer (4, 14, 55) zugeordnet ist.
Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) und der Abstreifer (4, 14, 55) separate Bauteile sein.
Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) und der Abstreifer (4) aneinander anliegen.
Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) und der Abstreifer (4, 14, 55) materialeinheitlich ausgebildet sind.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) und der Abstreifer (4, 14, 55) aus dem gleichen Material bestehen.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) und der Abstreifer (4, 14, 55) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Maschinenelement (11, 37) ein Gehäuse aus elektrisch leitendem Material ist.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material besteht.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dass das Ableitelement (3) zumindest teilweise mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer (4, 14, 55) mit wenigstens einer Abstreifkante (6) versehen ist.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer (4) im Querschnitt keilförmig ausgebildet ist.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Abstreifkante (6) aufweist.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) druckbelastet ist.
Erdungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) unter der Kraft wenigstens eines druckkrafterzeugenden Elementes (10) in Richtung auf seine Ableitstellung steht.
Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) durch eine Kontaktzunge gebildet ist, die von einem Ringflansch (56) der Erdungsvorrichtung absteht.
Erdungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass vom Ringflansch (56) über den Umfang mehrere Ableitelemente (3) abstehen.
Einrichtung mit wenigstens einer Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und einem ersten Maschinenteil (1) in Form einer Welle, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (3) an der Mantelfläche (2) der Welle (1) unter Druck aufliegt, und dass der Abstreifer (4, 14, 55) in Drehrichtung der Welle (1) einer Kontaktfläche (12, 65) des Ableitelementes (3) vorgeschaltet ist.
Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Welle (1) wenigstens zwei Ableitelemente (3) anliegen.
Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitelemente (3) durch ein gemeinsames druckkrafterzeugendes Element (10) gegen die Welle (1) belastet sind.