Kontaktbürste erhöhter Lebensdauer Die Erfindung bezieht sich auf
Bürsten erhöhter Lebensdauer für die Zuführung von elektrischem Strom.Extended Life Contact Brush The invention relates to
Brushes with a longer service life for the supply of electrical current.
Metall-Graphit-Bürsten, wie z. B. die üblichen Kupfer-Graphit-Bürsten
mit 30 bis 75% Kupfer und 25 bis 70% Graphit, haben verschiedene gute Eigenschaften.
Bei niedrigen Stromdichten und Reibgeschwindigkeiten, d. h. bei etwa 9,3 Ampere
pro cm2 und 819 m pro Minute arbeiten die Kupfer-Graphit-Bürsten im allgemeinen
zufriedenstellend mit einem niedrigen Kontakt-Spannungs-Abfall und niedriger Temperatur.Metal-graphite brushes, such as B. the usual copper-graphite brushes
with 30 to 75% copper and 25 to 70% graphite, have various good properties.
At low current densities and friction speeds, i. H. at about 9.3 amps
The copper-graphite brushes generally work per cm2 and 819 m per minute
satisfactory with low contact voltage drop and low temperature.
Bei diesen Bedingungen staubt die Kupfer-Graphit-Bürste nicht und
besitzt eine verhältnismäßig lange Lebensdauer. Wird jedoch die Bürste schärferen
Bedingungen unterworfen, so wird die Lebensdauer erheblich vermindert. Bei Steigerung
entweder der Stromdichte oder der Reibgeschwindigkeit wird unter Umständen ein rasches
Anwachsen der Bürstenabnutzung geschaffen. Bei einer Reibgeschwindigkeit von etwa
1638m pro Minute und einer Stromdichte von 18,6 Ampere pro cm2 führt das Arbeiten
der übliehen Bürste zu Ringabnutzungen, hohem Reibungskoeffizient und Staubentwicklung.
Auch ist die Bürste gegen Exzentrizitäten des Kommutators oder Ringes empfindlich.
Das Zusammenwirken dieser Faktoren führt oft zu intensiver Funkenbildung, Abbrennersc'heinungen
an der Ringoberfläche und Stromzuführung bzw. zu Lichtbögen an den Schleifkanten.Under these conditions, the copper-graphite brush does not generate dust and
has a relatively long service life. However, the brush will become sharper
Subjected to conditions, the service life is considerably reduced. When increasing
either the current density or the friction speed may become a rapid one
Increase in brush wear created. At a friction speed of about
The work is carried out at 1638m per minute and a current density of 18.6 amperes per cm2
the usual brush leads to ring wear, a high coefficient of friction and dust generation.
The brush is also sensitive to eccentricities of the commutator or ring.
The interaction of these factors often leads to intense spark formation and the appearance of burners
on the ring surface and power supply or to arcs on the grinding edges.
Es ist bereits bekannt, die Lebensdauer von Kupfer-Graphit-Bürsten
mit einem Kupfergehalt von 65 Gewichtsprozent und einem Graphitgehalt von 35 Gewichtsprozent
durch anorganische Zusätze, z. B. Bariumoxyd. Bariumfluorid, Silbersulfid, Cadmiumjodid,
Cadmiuinbromid oder metallisches Blei usw., zu verbessern.The life of copper-graphite brushes is already known
with a copper content of 65 percent by weight and a graphite content of 35 percent by weight
by inorganic additives, e.g. B. barium oxide. Barium fluoride, silver sulfide, cadmium iodide,
Cadmium bromide or metallic lead, etc., to improve.
Gemäß der Erfindung wird eine Kontaktbürste erhöhter Lebensdauer aus
einem Kupfer-Graphit-Gemisch mit 30 bis 75 Gewichtsprozent Kupfer und 25 bis 70
Gewichtsprozent Graphit dadurch geschaffen, daß ein Gemisch aus Blei und Bornitrid
zugesetzt wird, wobei dieses Zusatzgemisch in einer Menge zwischen 1,1 und 150!o
des Gewichtes des Kupfer-Graphit-Gemisches vorliegt.According to the invention, a contact brush has an increased service life
a copper-graphite mixture with 30 to 75 percent by weight copper and 25 to 70
Weight percent graphite created by using a mixture of lead and boron nitride
is added, this additional mixture in an amount between 1.1 and 150! o
the weight of the copper-graphite mixture is present.
Es werden bei der Durchführung der Erfindung sehr zufriedenstellendeWerte
erhalten, wenn das Gewichtsprozentverhältnis der obenerwähnten Zusätze innerhalb
der Bereiche der Tabelle 1 liegt. Alle Prozentsätze in der Beschreibung sind Gewichtsprozentsätze.
Tabelle 1
Zusatz Zusammensetzung Gewichtsprozent
Weiter Bereich Bevorzugter Bereich
Blei ........... bis zu 10% 4 bis 6 0/0
Boriiitrid ...... bi s zu 5 0/0 0,5 bis 1,50/u
Im folgenden wird ein Beispiel für die Durchführung der Erfindung angeführt: Die
Zusammensetzung eines Kupfer-Graphit-Gemisches mit etwa 50'% Kupfer, 50'% Graphit
und geeignetem Bindemittel wurde durch Zufügung von 5% Bleipulver und 1'% Bornitridpulver
abgeändert. Die Bestandteile wurden gut vermengt und bei einem Druck von 2325 kg
pro cm2 zu einem Block von für die Herstellung einer Kommutatorbürste geeigneter
Größe gepreßt. Der Block wurde dann bei 900° C erhitzt unter Verwendung geeigneter
Erhitzungsmittel während einer Zeit, die hinreicht. um der Bürste die benötigten
Eigenschaften zu verleihen.In the practice of the invention, very satisfactory values are obtained when the weight percentage ratio of the above-mentioned additives is within the ranges of Table 1. All percentages in the description are percentages by weight. Table 1
Additional composition percent by weight
We it e r p e r verifiable Preferred Range
Lead ........... up to 10% 4 to 6 0/0
Boron nitride ...... up to 5 0/0 0.5 to 1.50 / u
The following is an example of the implementation of the invention: The composition of a copper-graphite mixture with about 50% copper, 50% graphite and suitable binder was modified by adding 5% lead powder and 1% boron nitride powder. The ingredients were mixed well and pressed at a pressure of 2325 kg per cm2 into a block of a size suitable for making a commutator brush. The block was then heated at 900 ° C. using suitable heating means for a sufficient time. to give the brush the properties it needs.
Die Tabelle 2 zeigt die Bedingungen und Resultate einer Anzahl typischer
Untersuchungen, wobei die Bürste in Meereshöhe geprüft wurde. Die Bürsten wurden
Stromdichten von 9,3 Ampere pro cm2 und 18,6 Ampere pro cm2 unterworfen. Die verwendete
Methode bestand darin, die Bürsten in eine Maschine mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit
von etwa 6500 Umdrehungen pro Minute, was einer Reibgeschwindigkeit von 457 m pro
'Minute entsprach, einzubringen. Die Bürsten wurden mit einem Federdruck zwischen
0,49 und 0,51 kg pro em2 angedrückt. Der durch die Bürste fließende Strom wurde
auf 20 bis 40 Ampere
bei einer Stromdichte zwischen 9,3 und 18,6
Ampere pro cm= eingestellt. Die Teste wurden im üblichen Luftraum während insgesamt
20 Stunden oder mehr durchgeführt. Während dieser Zeit wurde der Kontakt-Spannungs-Abfall.
die Bürstentemperatur und der Reibungskoeffizient gemessen. Am Ende der Versuche
wurde die Bürstenlänge gemessen und die Lebensdauer der Bürste, ausgedrückt in Stunden
pro cm-Abnutzung, berechnet.
Tabelle 2
Zusammensetzung der Bürste:
A = Kupfer ..................... 50 Teile
Graphit .................... 50 Teile
B = Kupfer ..................... 50 Teile
Graphit .................... 50 Teile
Blei ........................ 5%
Bornitrid ................... 1%
Betriebsdaten
Kontakt- Bürsten- Lebensdauer Koeffizient
Bürste Stromdichte Spannungs-Abfall temperatur der Bürste der
gleitenden
Reibung gegenüber
Ampere pro cm 2, Volt ° C Stunden pro cm Kupfer
A ................... 9,3 0,20 108 89 0a12
18,6 0,90 staubte 64
B ................... 9,3 1,01 100 2362 0,09
18,6 1,29 117 1127
Die Daten der Tabelle 2 zeigen, daß Kupfer-Graphit-Bürsten durch Einverleibung von
Bornitrid und Blei innerhalb der Men genverhältnisbereiche, wie sie oben ausgeführt
sind, erheblich verbessert werden können.Table 2 shows the conditions and results of a number of typical tests where the brush was tested at sea level. The brushes were subjected to current densities of 9.3 amps per cm2 and 18.6 amps per cm2. The method used was to bring the brushes into a machine at a speed of rotation of about 6500 revolutions per minute, which corresponded to a rubbing speed of 457 meters per minute. The brushes were pressed on with a spring pressure between 0.49 and 0.51 kg per em2. The current flowing through the brush was set to 20 to 40 amperes with a current density between 9.3 and 18.6 amperes per cm =. The tests were carried out in normal air space for a total of 20 hours or more. During this time the contact voltage dropped. the brush temperature and the coefficient of friction were measured. At the end of the tests, the brush length was measured and the life of the brush, expressed in hours per cm of wear, calculated. Table 2
Composition of the brush:
A = copper ..................... 50 parts
Graphite .................... 50 parts
B = copper ..................... 50 parts
Graphite .................... 50 parts
Lead ........................ 5%
Boron nitride ................... 1%
Operating data
Contact brush life coefficient
Brush current density Voltage drop temperature of the brush of the sliding
Friction opposite
Amps per cm 2, volts ° C hours per cm of copper
A ................... 9.3 0.20 108 89 0a12
18.6 0.90 dusted 64
B ................... 9.3 1.01 100 2362 0.09
18.6 1.29 117 1127
The data in Table 2 show that copper-graphite brushes can be greatly improved by incorporating boron nitride and lead within the quantity ratio ranges set out above.
Die Verbesserung drückt sich insbesondere in einer längeren Lebensdauer
der Bürste, einer geringeren Ringabnutzung, einem niedrigeren Reibungskoeffizienten,
niedrigeren Arbeitstemperaturen und einer größeren Strombelastbarkeit aus.The improvement is expressed in particular in a longer service life
the brush, less ring wear, a lower coefficient of friction,
lower working temperatures and a higher current carrying capacity.
Weitere Vergleichsversuche brachten folgende Ergebnisse: Bürsten aus
einer Kupfer-Graphit-Mischung mit 50 Teilen Kupfer zu 50 Teilen Graphit sowie solche
mit einem Zusatz von 5% Blei in dem einen Falle bzw. 5%Blei und 10/0 Bornitrid in
dem anderen Falle wurden in der vorstehend beschriebenen Apparatur untersucht. Die
Bürsten ohne Zusatz zeigten eine Abnutzung von 1 cm in 112 Stunden, die Bürsten
mit dem Zusatz von Blei allein in 422 Stunden und die Bürsten mit dem Zusatz von
Blei und Bornitrid in 2240 Stunden.Further comparative tests produced the following results: Brushing off
a copper-graphite mixture with 50 parts of copper to 50 parts of graphite and such
with an addition of 5% lead in one case or 5% lead and 10/0 boron nitride in
the other case were examined in the apparatus described above. the
Brushes without additives showed a wear of 1 cm in 112 hours, the brushes
with the addition of lead alone in 422 hours and the brushes with the addition of
Lead and boron nitride in 2240 hours.