DE1077775B - Electrical sliding contact devices for operation at high altitudes or other areas of low pressure and water vapor content - Google Patents
Electrical sliding contact devices for operation at high altitudes or other areas of low pressure and water vapor contentInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Einrichtungen, die für den Betrieb in großen Höhen oder in anderen Gebieten, wo der Druck und der Wasserdampfgehalt verhältnismäßig niedrig sind, bestimmt sind, und sie betrifft insbesondere Gleitkontakteinrichtungen für Elektromotoren oder Stromerzeuger derjenigen Bauart, bei welcher eine Stromüberleitung zwischen sich gegeneinander drehenden Bauteilen durch eine aus Kohlenstoff oder Graphit bestehende Bürste vermittelt wird, die mit einem geeigneten Kontaktteil, ζ. B. einem Schleifring oder Kommutator, in gleitender Berührung steht.The invention relates to electrical equipment suitable for operation at high altitudes or in other areas where the pressure and water vapor content are relatively low and it relates in particular to sliding contact devices for electric motors or power generators of those Design in which a current transfer between components rotating against each other is conveyed by a brush made of carbon or graphite, which is connected to a suitable contact part, ζ. B. a slip ring or commutator, is in sliding contact.
Es ist eine bekannte Tatsache, daß sich in großen Höhen infolge des geringeren Wasserdampfgehaltes der Atmosphäre eine übermäßig starke Abnutzung der Bürsten ergibt. Es ist ferner bekannt, daß außer Wasserdampf bestimmte andere Dämpfe den Verschleiß der Bürsten herabsetzen, und es wurden bereits Versuche durchgeführt, bei denen ein geeigneter Dampf in die Nähe der Bürste geleitet wurde, und zwar entweder dadurch, daß man die Bürsteneinrichtung und das mit ihr zusammenwirkende Kontaktteil in einer engen Umschließung anordnete und in dieser einen geeigneten Dampfdruck aufrechterhielt, oder daß man einen Dampfstrom auf die Berührungsfläche zwischen der Bürste und dem mit ihr zusammenwirkenden Bauteil leitete.It is a known fact that at high altitudes due to the lower water vapor content the atmosphere results in excessive wear of the brushes. It is also known that besides Water vapor certain other vapors reduce the wear and tear of the brushes, and they have already been Tests carried out in which a suitable steam was directed near the brush, and either by the fact that the brush device and the contact part interacting with it placed in a tight enclosure and maintained a suitable vapor pressure therein, or that there is a stream of steam on the contact surface between the brush and the one interacting with it Component headed.
Es istweiterhin bekannt, eine schmierfähige Flüssigkeit durch den Bürstenkörper aus einem Vorratsbehälter den Kontaktflächen zuzuführen, wobei die Flüssigkeit an der Kontaktfläche teilweise verdampft. Es ist in einem Falle auch schon bekannt, Öffnungen in der den Kontaktflächen am nächsten gelegenen Wand des Behälters vorzusehen, mittels denen die in den Bürstenkörper fließende Flüssigkeitsmenge begrenzt wird.It is also known to draw a lubricious liquid through the brush body from a reservoir to be supplied to the contact surfaces, the liquid partially evaporating on the contact surface. It is in one case also already known, openings in the wall of the closest to the contact surfaces Provide container by means of which the amount of liquid flowing into the brush body is limited.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schmierung für Gleitkontaktflächen zu schaffen, welche nicht so kompliziert und wesentlich sparsamer im Verbrauch des Schmiermittels ist, so daß nur ein verhältnismäßig kleiner Vorratsbehälter für die Flüssigkeit erforderlich ist. The object of the invention is to create a lubrication for sliding contact surfaces, which is not so complicated and much more economical in the consumption of the lubricant, so that only one relatively small reservoir for the liquid is required.
Die elektrische Gleitkontakteinrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Schmiermittelverbrauches ein poröser oder diaphragmaartiger Diffusionsteil vorgesehen ist, welcher den Vorratsbehälter von einer sich unmittelbar in den Bürstenkörper öffnenden Dampfkammer trennt und welcher so ausgebildet ist, daß dasSchmiermitel durch diesen Teil hindurchdiffundieren und nur in dampfförmigem Zustand in die Dampfkammer und von dort zu den Kontaktflächen gelangen kann.The electrical sliding contact device according to the invention is characterized in that for limitation a porous or diaphragm-like diffusion part is provided for lubricant consumption, which the storage container from a steam chamber that opens directly into the brush body separates and which is designed so that the lubricant diffuse through this part and only in the vapor state into the vapor chamber and from there to the contact surfaces.
Während bei der obenerwähnten bekannten Einrichtung durch die Öffnungen die zu den Kontaktflächen gelangende Flüssigkeitsmenge bestimmt bzw. be-While in the above-mentioned known device through the openings to the contact surfaces the amount of liquid that arrives is determined or
Elektrische Gleitkontakteinrichtungen für den Betrieb in großen HöhenElectrical sliding contact devices for operation at great heights
oder anderen Bereichen niedrigen Drucksor other areas of low pressure
und Wasserdampfgehaltsand water vapor content
Anmelder: The BritishApplicant: The British
Thomson-Houston Company Limited, LondonThomson-Houston Company Limited, London
Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff und Dipl.-Ing. G. Puls, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Representative: Dr.-Ing. F. Wuesthoff and Dipl.-Ing. G. pulse, Patent Attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2
Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 2. April 1954Claimed Priority: Great Britain April 2, 1954
Trevor James Anderson, Clifton, Rugby, WarwickshireTrevor James Anderson, Clifton, Rugby, Warwickshire
(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden(Great Britain), has been named as the inventor
grenzt wird, wird durch den Diffusionsteil nach der Erfindung erreicht, daß nur Dampf in bzw. durch den Bürstenkörper zu den Kontaktflächen gelangt, und zwar in einer Menge, welche durch die Porosität des Diffusionsteiles bestimmt wird. Infolgedessen wird die in einem bestimmten Zeitraum verbrauchte Menge des Schmiermittels auf einen Wert begrenzt, der wesentlich kleiner ist als bei der bekannten Einrichtung, da — wie ohne weiteres einzusehen ist — die für eine ausreichende Schmierung eigentlich erforderliche Schmiermittelmenge wesentlich kleiner ist als diejenige Menge, die für eine ständige Sättigung des Bürstenkörpers mit der Schmiermittelflüssigkeit tatsächlich verbraucht wird.is bordered, is achieved by the diffusion part according to the invention that only steam in or through the Brush body reaches the contact surfaces, in an amount that is determined by the porosity of the Diffusion part is determined. As a result, the amount consumed in a certain period of time will be the lubricant is limited to a value that is significantly smaller than with the known device, because - as can be seen without further ado - the actually required for adequate lubrication The amount of lubricant is much smaller than the amount required for constant saturation of the Brush body with the lubricant liquid is actually consumed.
Der Vorratsbehälter, der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nur relativ klein zu sein braucht, kann an dem Bürstenkörper angebracht oder in dessen Innerem angeordnet sein. Er kann aber auch gesondert vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Dampfkammer entweder unmittelbar an bzw. in dem Bürstenkörper oder ebenfalls gesondert angeordnet sein. In allen diesen möglichen Anordnungen ist der Diffusionsteil in der Leitung zwischen dem Vorratsbehälter ' und der Dampfkammer angeordnet, in welcher der Dampf gesammelt wird, ehe er in den Bürstenkörper eindringt.The storage container, which only needs to be relatively small in the device according to the invention, can attached to the brush body or arranged in its interior. But it can also be used separately be provided. In this case, the steam chamber can either be directly on or in the brush body or also be arranged separately. In all of these possible arrangements is the diffusion part arranged in the line between the reservoir 'and the steam chamber in which the Steam is collected before it penetrates the brush body.
909 760/170909 760/170
Wenn die Bürste aus Kohle oder einem anderen porösen Material besteht, wie es normalerweise der Fall sein dürfte, kann man vorsehen, daß der Dampf durch die Poren der Bürste zu der Kontaktfläche gelangt. In anderen Fällen ist die Bürste mit geeigneten Kanälen zu versehen, um den Dampf durch die Bürste hindurch zu der Kontaktfläche zu leiten; solche Kanäle können auch dann vorgesehen sein, wenn die Bürste porös ist, um die Dampfströmung zu der Kontaktfläche zu verstärken. When the brush is made of charcoal or some other porous material, as is usually the case it can be provided that the steam passes through the pores of the brush to the contact surface. In In other cases the brush should be provided with suitable channels to allow the steam to pass through the brush direct to the contact area; such channels can also be provided if the brush is porous, to increase the flow of steam to the contact surface.
Bei der Durchführung der Erfindung kann man den Dampfdruck des verdampfbaren Materials, welches eine Flüssigkeit oder ein fester Stoff mit einem für die jeweiligen Betriebsbedingungen wünschenswerten Dampfdruck sein kann, in dem Behälter so wählen, daß der Dampf zum Zwecke der Schmierung nur oberhalb einer vorbestimmten Höhe voll wirksam wird; alternativ kann der Dampfdruck so gewählt sein, daß eine kontinuierliche Schmierung in allen Höhen gewährleistet ist, deren Wirkung sich jedoch mit zunehmender Höhe steigert. In practicing the invention, one can determine the vapor pressure of the vaporizable material which a liquid or solid with one desirable for the particular operating conditions Vapor pressure can be in the container so that the steam for the purpose of lubrication only above a predetermined amount becomes fully effective; alternatively, the vapor pressure can be chosen so that Continuous lubrication is guaranteed at all heights, the effect of which, however, increases with increasing Height increases.
. Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. . The invention is explained in more detail using schematic drawings of several exemplary embodiments.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Bürstenkonstruktion zur Dampfschmierung, bei der der Vorratsbehälter, der Diffusionsteil und die Dampfkammer mit der Bürste eine konstruktive Einheit bilden;Fig. 1 shows schematically a brush construction for steam lubrication, in which the reservoir, the diffusion part and the steam chamber with the brush form a structural unit;
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein von der Bürste getrennter Behälter verwendet wird.Fig. 2 shows a further embodiment in which a container separate from the brush is used will.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 befindet sich eine Bürste 1, die z. B. aus Graphit besteht, während des Betriebs in einem Bürstenhalter 1' und steht in gleitender Berührung mit einem Schleifring oder Kommutator 2, der beispielsweise aus Kupfer hergestellt ist. An ihrem von ihrer Gleitfläche abgewandten Ende ist an der Bürste ein Behälter 3 befestigt, dessen Querschnittsfläche in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene vorzugsweise derjenigen der Bürste 1 ähnelt. In einer Öffnung in der der Bürste 1 zunächstliegenden Wand des Behälters 3 ist ein beiderseits offenes Rohr 4 befestigt, das mit festem Sitz in den Körper der Bürste paßt und dessen Außenfläche gegenüber der Bürste vorzugsweise durch einen Dichtungsring 5 abgedichtet ist. Der Behälter 3 enthält ein flüssiges oder festes Material 6, das unter den zu erwartenden Betriebsbedingungenzur Schmierung geeigneteDämpfe abgeben kann, und dieses Material ist so gewählt, daß es im dampfförmigenZustand als Schmiermittel wirkt, wenn Kohlenstoff und Kupfer in gleitender Berührung miteinander stehen, ohne daß im vorliegenden Falle der Stromübergang zwischen der Bürste 1 und dem Schleifring oder Kommutator2 beeinträchtigt wird; der Dampf darf z. B. bei einer Gleichstrommaschine die normale Kommutation nicht beeinträchtigen. Ein geeignetes Material ist z.B. flüssiges Trichloräthylen, dessen Verwendung zum Schmieren von Gleitkontakteinrichtungen an sich bereits bekannt ist. Versuche haben gezeigt, daß schon sehr geringe Mengen von Trichloräthylendampf ausreichen, um den Verschleiß der Bürsten in großen Höhen auf ein nahezu vernachlässigbar kleines Ausmaß herabzusetzen. In das Rohr 4 ist eine poröse Sperre 7 eingesetzt, die als Stopfen aus unglasiertem Porzellan oder als Metallstopfen mit feinen öffnungen, z.B. aus poröser Bronze, ausgeführt sein kann, um zu ermöglichen, daß das Schmiermittel durch Diffusion aus dem Behälter 3 als Dampf mit einer Geschwindigkeit in das Rohr 4 gelangen kann, die merklich durch die Porosität der Sperre 7 bestimmt ist. Alternativ könnte man den Zustrom des Dampfes zu dem Rohr 4 durch ein geeignetes Diaphragma begrenzen, das z. B. aus einer dünnen Metallschicht besteht, durch welche das Schmiermittel hindurchdiffundieren kann. In beiden Fällen kann man die Sperre derart ausführen, daß der Zustrom des Schmiermittels auf den Mindestwert begrenzt wird, der für die gewünschte Schmierwirkung erforderlich ist.In the arrangement of FIG. 1 there is a brush 1 which, for. B. consists of graphite, during the Operates in a brush holder 1 'and is in sliding contact with a slip ring or commutator 2, which is made of copper, for example. At its end facing away from its sliding surface a container 3 is attached to the brush, the cross-sectional area of which is perpendicular to the plane of the drawing The plane preferably resembles that of the brush 1. In an opening in the one closest to the brush 1 Wall of the container 3 is attached to a tube 4 open on both sides, which is firmly seated in the body the brush fits and its outer surface opposite the brush preferably by a sealing ring 5 is sealed. The container 3 contains a liquid or solid material 6, which is below the expected Operating conditions can give off suitable vapors for lubrication, and this material is selected so that it acts as a lubricant in its vapor state when carbon and copper are in sliding contact stand with each other without the current transfer between the brush 1 and the Slip ring or commutator2 is impaired; the steam may z. B. do not affect normal commutation in a DC machine. A a suitable material is, for example, liquid trichlorethylene, which is used to lubricate sliding contact devices is already known per se. Tests have shown that even very small amounts of Trichlorethylene vapor is sufficient to reduce the wear and tear of the brushes at great heights to an almost negligible level to a small extent. In the tube 4 a porous barrier 7 is used as a plug unglazed porcelain or as a metal stopper with fine openings, e.g. made of porous bronze may be to allow the lubricant by diffusion from the container 3 as vapor with can get into the tube 4 at a speed which is noticeably determined by the porosity of the barrier 7 is. Alternatively, one could control the flow of steam to the tube 4 through a suitable diaphragm limit the z. B. consists of a thin metal layer through which the lubricant diffuses can. In both cases, the lock can be carried out in such a way that the influx of the Lubricant is limited to the minimum value required for the desired lubricating effect is.
ίο Um bei der Verwendung eines flüssigen Materials in dem Behälter 3 zu gewährleisten, daß die Flüssigkeit ohne Rücksicht auf die Lage der Bürste 1 am Umfang des Bauteils 2, d. h. auch dann, wenn die Bürste 1 auf der Unterseite des Bauteils 2 liegt, so daß sich der Behälter 3 unterhalb der Bürste befindet, in die poröse Sperre 7 eindringt, kann ein Docht od. dgl. aus Fasermaterial, wie er bei 9 angedeutet ist, mit einem Ende in die poröse Sperre eingebettet und im übrigen in dem Behälter 3 innerhalb des flüssigen Materials 6 angeordnet sein, so daß der Docht 9 die Flüssigkeit in die poröse Sperre 7 hineinzieht, aus welcher sie als Dampf in die durch das Rohr 4 gebildete Dampfkammer tritt.ίο In order to use a liquid material in the container 3 to ensure that the liquid regardless of the location of the brush 1 on the circumference of component 2, d. H. even when the brush 1 is on the underside of the component 2, so that the Container 3 is located below the brush, penetrates into the porous barrier 7, a wick or the like made of fiber material, as indicated at 9, embedded with one end in the porous barrier and the rest in the container 3 within the liquid material 6, so that the wick 9 the liquid in the porous barrier 7 is drawn in, from which it is drawn as steam into the steam chamber formed by the tube 4 occurs.
Wenn der Druck außerhalb der Bürste niedriger ist als der Dampfdruck des Materials in dem Behälter 3, gelangt das Schmiermittel durch die Sperre 7 als Dampf in das Rohr 4. Von hier aus gelangt der Dampf in den Körper der Bürste 1 und wandert durch die natürlichen Poren und/oder eigens vorgesehene Kanäle 8 zu der Berührungsfläche zwischen der Bürste und dem Schleifring oder Kommutator 2. Dieser Vorgang wird durch die verhältnismäßig hohe Temperatur an der Berührungsfläche unterstützt. Um zu gewährleisten, daß der Dampf nur an der Kontaktfläche der Bürste austritt, kann es zweckmäßig sein, die übrigen Flächen der Bürste durch Aufbringen eines Anstrichs oder durch eine andere geeignete Behandlung undurchlässig zu machen.If the pressure outside the brush is lower than the vapor pressure of the material in the container 3, the lubricant passes through the barrier 7 as steam into the pipe 4. From here the steam arrives into the body of the brush 1 and migrates through the natural pores and / or specially provided channels 8 to the interface between the brush and the slip ring or commutator 2. This process is supported by the relatively high temperature at the contact surface. To ensure, that the steam only emerges at the contact surface of the brush, it can be useful to remove the rest Areas of the brush by applying a paint or other suitable treatment to make impermeable.
Bei einer anderen Anordnung, die sich etwas von der vorstehend beschriebenen unterscheidet, wird der Bürste ein zur Schmierung dienender Dampf durch eine biegsame Strömungsmittelleitung, z. B. durch ein biegsames Rohr, von einem von der Bürste getrennt angeordneten Behälter aus zugeführt. Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung, bei der wiederum eine Bürste 10 in einem Halter 11 in gleitender Berührung mit einem Schleifring oder Kommutator 12 steht. In diesem Falle jedoch ist das flüssige oder feste Material 14, das unter den zu erwartenden Betriebsbedingungen zur Schmierung geeignete Dämpfe abgeben kann, in einem Behälter 13 enthalten, der außerhalb des Bürstenhalters angeordnet ist. Ein Rohr 15, das in eine Wand des Behälters 13 eingeschraubt oder auf andere Weise an der Wand befestigt ist und durch einen Ring 16 aus Kunststoff abgedichtet wird, steht mit dem Behälter 13 in Verbindung und bildet zwischen seinem geschlossenen äußeren Ende und einer porösen Sperre 17, die nahe dem inneren Ende in das Rohr eingesetzt ist, eine Dampfkammer. Wie bei der Anordnung nach Fig. 1 ist das Material in dem Behälter 13 eine Flüssigkeit, und in dem Behälter befinden sich ein oder mehrere Dochte od. dgl. aus Fasermaterial, wie sie bei 9' angedeutet sind, die jeweils mit einem Ende in die poröse Sperre 17 eingebettet sind. Von der Dampfkammer innerhalb des Rohres 15 führt eine Rohrleitung 18 durch einen in das Bürstengehäuse 11 eingesetzten Abschluß und durch einen in den Bürstenkörper 10 abdichtend eingesetzten Stopfen 19 zu der Bürste; um eine Bewegung der Bürste zu ermöglichen und die Abnutzung zu berücksichtigen, ist ein TeilIn another arrangement, somewhat different from that described above, the Brush a lubricating steam through a flexible fluid line, e.g. B. by a flexible tube fed from a container separated from the brush. Fig. 2 shows a such an arrangement in which, in turn, a brush 10 in a holder 11 in sliding contact with a Slip ring or commutator 12 is. In this case, however, the liquid or solid material 14, the can give off suitable vapors for lubrication under the expected operating conditions, in a container 13 located outside the brush holder. A tube 15 that is in a Wall of the container 13 is screwed or otherwise attached to the wall and by a ring 16 is sealed from plastic, is in communication with the container 13 and forms between his closed outer end and a porous barrier 17 inserted into the tube near the inner end is, a steam chamber. As with the arrangement according to FIG. 1, the material is in the container 13 a liquid, and in the container there are one or more wicks or the like made of fiber material, as indicated at 9 ', each of which is embedded with one end in the porous barrier 17. Of the A pipeline 18 leads through a steam chamber inside the tube 15 into the brush housing 11 inserted termination and through a plug 19 sealingly inserted into the brush body 10 to the Brush; to allow the brush to move and allow for wear and tear is a part
des Rohres 18 zu einer Schlange gewickelt, um es biegsam bzw. nachgiebig zu machen, und diese Rohrschlange ist zweckmäßigerweise innerhalb der Bürstenandruckfeder 20 angeordnet. Die Durchführung des Rohres 18 durch den Abschluß deckel 21 des Bürstenhalters 11 kann durch ein mittels Wärme härtbares Harz abgedichtet werden, wie es bei 22 angedeutet ist. Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 2 ist im Hinblick auf die an Hand von Fig. 1 gegebene Beschreibung ohne weiteres verständlich.of the tube 18 wound into a coil to make it flexible or compliant, and this coil is expediently arranged within the brush pressure spring 20. The implementation of the tube 18 through the end cover 21 of the brush holder 11 can be hardened by means of heat Resin sealed as indicated at 22. The mode of operation of the arrangement according to FIG. 2 is readily understandable in view of the description given with reference to FIG. 1.
Es ist vorgesehen, daß durch einen einzigen außenliegenden Behälter, z. B. durch den Behälter 13 in Fig. 2, mehrere Bürsten versorgt werden können. Zu diesem Zweck stehen zusätzliche Rohrleitungen, die an die Dampfkammer innerhalb des Rohres 15 angeschlossen sind, mit weiteren Bürsten (nicht dargestellt) in ähnlicher Weise in Verbindung wie das Rohr 18 mit der Bürste 10; derartige zusätzliche Rohrleitungen sind in Fig. 2 bei 18' angedeutet.It is envisaged that a single external container, e.g. B. through the container 13 in Fig. 2, several brushes can be supplied. Additional pipelines are available for this purpose are connected to the steam chamber within the tube 15, with further brushes (not shown) in connection in a manner similar to that of the tube 18 with the brush 10; such additional pipelines are indicated in Fig. 2 at 18 '.
Claims (3)
Deutsche Patentschrift Nr. 607 719;
schweizerische Patentschrift Nr. 232 997;
britische Patentschrift Nr. 621108.Considered publications:
German Patent No. 607,719;
Swiss Patent No. 232 997;
British Patent No. 621108.
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