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Druckvorrichtung für Kohlebürstenhalter an elektrischen Maschinen
Die Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung mit einer Rollbandfeder als Druckelement,
die vorzugsweise an einem Schieber befestigt ist, der in eine 'Fasche des Bürstenhalters
eingesetzt wird und beim Auswechseln der Kohlebürste herausgeklappt werden kann.
Die Druckvorrichtung wird auch für Bürstenhalter ohne Schieber verwendet, wobei
die Rollbandfeder am Bürstenhalter angeordnet ist.
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Bei bekannten Ausführungen dieser Art wird das äußere Ende der Rollbandfeder
mit dem Schieber vernietet und das andere rollenartige Ende derselben auf den Kopf
der Kohlebürste aufgesetzt, um diese gegen den Kollektor zu drücken. Die Rollbandfedern
derartiger Druckvorrichtungen gehen trotz der sicheren Befestigung sehr oft oberhalb
ihrer Verbindungsstellen zu Bruch, wodurch Störungen und erhebliche Schäden an den
Maschinen auftreten können.
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Andere Rollbandfedern sind an ihrem Ende zu einer Öse eingerollt und
scharnierartig mit dem Bürstenhalter verbunden. Sie können dadurch beim Einsetzen
der Kohlebürsten aus deren Bewegungsbereich geschwenkt werden. Durch das Einrollen
auf den kleinen ösendurehmesser wird. das Federmaterial sehr stark beansprucht;
wodurch später Brüche entstehen können.
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Um die Ursache für diese Federbrüche festzustellen, wurden hier eingehende
Untersuchungen durchgeführt, die erkennen lassen, daß bei der Verwendung von Rollbandfedern
in Bürstenhaltern zu der an sich schon hohen Federspannung dann noch eine zusätzliche
Biegespannung hinzutritt, wenn der Bürstenkopf und damit die Federrolle nicht genau
rechtwinklig zur ausgezogenen Feder liegt, was in mehr oder minder starkem Maße
fast immer angenommen werden muß. Hierbei liegt die Spitze der resultierenden Spannung
in einer Kante der Feder und kann dort zu einer Zerstörung derselben führen, wie
das in den nachstehenden Skizzen gezeigt ist und dem Versuchsergebniss entnommen
werden kann.
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Die durchgeführten Versuche gehen, wie in den Skizzen I und II ersichtlich,
davor. aus, daß I. bei einer Rollbandfeder, die durch zwei Niete (a) fest mit dem
Schieber verbunden ist und deren Rolle infolge Schiefstellung des Bürstenkopfes
nicht genau rechtwinklig zum ausgezogenen Federstock liegt, sich der schon vorhandenen
hohen Federspannung (b) eine zusätzliche Biegespannung (c) überlagert. Die resultierende
Spannung hat ihre Spitze in einer Federkante (d) und kann je nach Höhe und Materialqualität
ein Anreißen bewirken, das zur sofortigen Zerstörung der Feder führt, und daß II.
bei einer Rollbandfeder, deren Ende (e) an den Schieber (f) durch eine gelenkartige
Verbindung so aufgehängt ist, daß sich die Federrolle (g) auf den Bürstenkopf (h)
einstellen kann und das Auftreten einer zusätzlichen Federbiegespannung des ausgezogenen
Federbandes über die hohe Kante verhindert wird.
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Bei der Versuchsanordnung wurde das Federband durch. eine etwa 0,3
bis 0,5 min starke Unterlage (j) von dem Schieber distanziert, um ein Eindrücken
der Querkrümmung. (k) des ausgezogenen Federbandes zu vermeiden. Die Federrolle
drückte in eine Kopfmulde (h) der Bürste, deren Radius 0,6 des Außendurchmessers
der Rolle (g) betrug.
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Bei den durchgeführten. Dauerschwingversuchen wurden den Versuchsfedern
über eine Bürste stoßartige Schwingungen mit einer Frequenz von 3200 Wechsel pro
Minute bei einer Amplitudenhöhe von 2 mm erteilt.
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Bei Verwendung einer bestimmten Federbandqualität kamen die fest angenieteten
Federn (I) nach durchschnittlich 230 Stunden Laufzeit zu Bruch. Die Bruchstelle
lag in allen Fällen etwa 25 mm über der Nietstelle, wodurch die in der vorstehenden
Skizze gezeigte Überlagerung von Feder- und zusätzlicher Biegespannung bestätigt
wird.
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Bei den drehbar aufgehängten Federn (1I) wurden dagegen Laufzeiten
von über 1200 Stunden erreicht, ohne daß ein Federbruch eingetreten ist. Mit diesen
Ergebnissen ist der Nachweis für das Auftreten zusätzlicher Spannungen bei fest
verbundenen Rollbandfedern in Bürstenhaltern als erbracht anzusehen.
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Durch die Erfindung sollen diese seither aufgetretenen Mängel behoben
werden, indem die Feder in unmittelbare Bewegungsbeziehung zu der jeweiligen Bürstenstellung
im Halter gebracht wird.
Zu diesem Zweck ist die Druckvorrichtung
für Bürstenhalter nach' der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Rollbandfeder
um den Befestigungspunkt in der Bandebene verschwenkbar gehaltert ist.
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Durch die damit erreichte Bewegbarkeit der Feder kann sich die in
einer am Bürstenkopf ausgebildeten Mulde aufliegende Federrolle in jeder Lage des
Bürstenkopfes auf diesen einstellen, so daß keine zusätzliche Biegung des ausgezogenen
Federbandes eintritt und neben der normalen Federbiegespannung auch keine weiteren
Spannungen entstehen können.
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In überraschend einfacher Weise wird durch das bewegliche Aufhängen
der Feder bereits das Entstehen der seither auf die Rollbandfeder einwirkenden zusätzlichen
Biegespannungen verhindert, die, wie das in den Versuchen nachgewiesen werden konnte,
als Hauptursache für die Brüche an den Rollbandfedern in Bürstenhaltern anzusehen
sind.
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Die Verbindung der Feder mit dem Schieber oder dem Bürstenhalter erfolgt
zweckmäßig durch Einbringen eines Niets durch eine Bohrung der Rollbandfeder, eines
Zwischenstückes und des Schiebers oder Halters, bis der Nietkopf auf der Feder aufsitzt.
Eine beispielsweise U-förmige Spange mit einer Dalle für den Nietkopf wird dann
mit ihren seitlichen Lappen in zwei im Schieber oder Halter vorgesehene Schlitze
eingesetzt und hält nach Umbiegen ihrer Lappen den Niet fest.
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Das Einsetzen und gegebenenfalls auch das Auswechseln der Rollbandfeder
wird durch diese Ausführung sehr vereinfacht und kann leicht und ohne besondere
Werkzeuge vorgenommen werden. Die weiteren Vorteile dieser Ausführung bestehen darin,
daß ihr Zusammenbau weder eine Vorrichtung für die schieberparallele Befestigung
der Feder noch irgendwelche Nietarbeiten erfordert, durch die Beschädigungen des
Federbandes auftreten können. Als Gelenkbolzen kann außerdem ein billiger Normalniet
verwendet werden.
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Eine Ausführung der Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch den Bürstenhalter mit Bürste und
den Schieber mit der Rollbandfeder; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Verbindung
des Schiebers mit der Rollbandfeder; F i g. 3 zeigt die an einem Lappen der Spange
anschlagende Rollbandfeder.
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Das von der Federrolle 1 abgezogene Federband 2 nimmt durch
diese Verformung von der Schieberseite gesehen eine konvexe Querkrümmung an. Das
äußere Federende ist mit einer Befestigungsbohrung 3 versehen. In dem die Rollbandfeder
tragenden Schieber4 ist eine entsprechende Bohrung 5 vorgesehen. Seine Verbindung
mit der Rollbandfeder erfolgt mittels Niets 6, der durch die Bohrungen 3 und 5 hindurchgesteckt
und von einer U-förmigen Spange 7 gehalten wird, deren Lappen 8 in die Schlitze
9 des Schiebers 4 eingebracht und dort umgebogen werden. Zwischen dem Federband
2 und dem Schieber 4 ist noch eine Distanzscheibe 10 vorgesehen, die ebenfalls
eine Bohrung für den durchgesteckten Niet 6 aufweist. Durch diese Distanzierung
kann sich die Querkrümmung des ausgezogenen Federbandes nicht am Schieber eindrücken.
Beim Zusammenbau wird zwischen Rollbandfeder 2 und Spange 7 noch eine Unterlage
eingelegt und nach dem Umbiegen der Lappen wieder herausgezogen, um die Bewegbarkeit
der Rollbandfeder zu sichern.
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Die Begrenzung des Drehwinkels der Rollbandfeder 2 erfolgt durch die
Lappen 8 der Spange 7, deren Oberkanten 11 beiderseits als Anschläge dienen. Bei
entspannter Feder, wie es sich z. B. beim Wechseln der Bürste ergibt, kann sich
infolgedessen die Federrolle nur um ein gewisses Maß verdrehen. Beim Einsetzen des
Schiebers wird sich somit die Federrolle selbsttätig auf den Bürstenkopf wieder
ausrichten. Für die Rollbandfeder wird außerdem die Bürstenhalteraussparung 12 zwischen
der Bürsten-und Schieberführung, in der sich die Federrolle 1 abwärts bewegt, noch
zur Seitenbegrenzung verwendet, um bei extremer Schiefstellung des Bürstenkopfes
eine Berührung der Rollbandfeder mit dem Bürstenkabel zu verhindern.
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Der Schieber 4 ist V-förmig federnd ausgebildet und an seiner Rückseite
beiderseits oben mit Schultern 13 versehen, die sich auf den Bürstenhalter aufsetzen
und die Abwärtsbewegung des Schiebers begrenzen. Eine an der Rückseite des Schiebers
4 außerdem vorgesehene Sperrzunge 14 rastet in eine Öffnung 15 der Bürstenhalterrückwand
16 ein und begrenzt die Aufwärtsbewegung des Schiebers 4.
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Beim Einsetzen der Kohlebürsten werden die Vorder- und die Rückseite
des Schiebers 4 zum Ausrasten der Sperrzunge 14 bis zum Anschlagen am Stift 17 gegeneinander
bewegt, angehoben und um diesen herum nach hinten umgeklappt. Bei Bedarf kann der
Schieber 4 auch um den Stift 17 nach vorn geschwenkt und aus dem Bürstenhalterkasten
herausgenommen werden.
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Der Stift 17 ist außermittig nach der Bürste zu angeordnet,
um der Rückseite des Schiebers 4 genügend Raum zum Ein- und Ausrasten der Sperrzunge
14 zu lassen.