-
Abhebevorrichtung für Bürsten elektrischer Maschinen Gegenstand der
Erfindung ist eine Abhebevorrichtung für Bürsten elektrischer Maschinen, die in
an Bürstenbolzen befestigten Bürstenhaltern unter Federdruck auf Schleifringen oder
einem Kollektor aufliegen, gegen den Federdruck abhebbar sind und mit je einer an
ihrem freien Ende einen Anschlag aufweisenden Fahne verbunden sind, mit einer neben
den Fahnen zur Maschinenachse parallel verlaufenden, durch eine Betätigungsvorrichtung
annähernd radial zur Maschinenachse verschiebbaren, dabei die Anschläge der Fahnen
erfassenden Abhebestange.
-
Eine derartige Abhebevorrichtung ist durch die USA.-Patentschrift
1.251835 bekanntgeworden. Der Aufbau der bekannten Abhebevorrichtung ist jedoch
verhältnismäßig kompliziert. Ihre Betätigung kann nur von Hand erfolgen. Ihr wesentlicher
Nachteil besteht darin, daß die Bürsten immer auf derselben Stelle des Kommutators
schleifen, da die Bürstenhalter weder auf ihrer Querschiene verschiebbar sind, noch
die Querschiene selbst schwenkbar ist. Bei der bekannten Abhebevorrichtung muß daher
mit Riefenbildung und unterschiedlicher Abnutzung des Kommutators gerechnet werden.
-
Aus der USA.-Patentschrift 1866 876 ist eine weitere Abhebevorrichtung
bekanntgeworden, bei der die Startbürsten abgehoben werden sollen, wenn die Betriebsbürsten
aufgelegt werden, und umgekehrt, d. h. eine Vorrichtung, bei der das Heben und Senken
zweier Bürstenarten wechselweise gekoppelt ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung
ist die Bürste mit der Abhebevorrichtung starr verbunden. Es besteht kein Spielraum
bei einer mehr oder weniger starken Abnutzung.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bürstenabhebevorrichtung
sowohl für Gleichstrommaschinen wie für Wechselstrom-, insbesondere Drehstrommaschinen
zu schaffen, die in ihrem Aufbau vergleichsweise einfach ist, sicher arbeitet und
insbesondere ohne Verklemmen das sichere Abheben unterschiedlich abgenutzter Bürsten
gewährleistet. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Abhebevorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Abhebestange über eine an ihr
angebrachte Traverse und eine außermittig an dieser angreifenden ersten Schubstange
mit der Betätigungsvorrichtung verbunden und um die Achse der Schubstange schwenkbar
ist. Das Wesen der Erfindung besteht also in der Verschwenkbarkeit der Abhebestange,
was den Vorteil mit sich bringt, daß ohne große Verstellungen ein Versetzen der
Bürste möglich wird, so daß ein Abgriff an allen Stellen der Oberfläche des Kollektors
erfolgen kann. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Schubstange über ein
Gestänge mit dem Anker eines Hubmagneten verbunden. Die Verwendung steuerbarer Hubmagneten
bei Bürstenabhebevorrichtungen ist an sich durch die britische Patentschrift 556
501, die französische Patentschrift 1340 953 und die USA.-Patentschrift 2 016173
bekannt. Bei der Erfindung schafft die Betätigung der Abhebevorrichtung mit Hilfe
des Hubmagneten die Möglichkeit einer Fernbedienung dieser Abhebevorrichtung. Dabei
ist zweckmäßigerweise der Hubmagnet mit seiner Achse waagerecht angeordnet, so daß
das Eigengewicht des Magnetankers bei dem Abhebevorgang wirkungslos ist. Falls das
Abheben in senkrechter Richtung erfolgt, wird das Gestänge zwischen Abhebestange
und Magnetanker zweckmäßig einen Kniehebel aufweisen.
-
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Schubstange mit dem der Traverse
abgewandten Ende in eine weitere Schubstange eingeschraubt, und es sind auf jedem
Bürstenbolzen Klemmstücke mit je einer Führung verschiebbar angeordnet, in denen
die Abhebestange geführt ist. Durch diese Ausbildung ist es möglich, den Hubbereich
der Vorrichtung nach Wunsch nachzustellen oder zu verändern und jeweils den Längen
der Bürsten anzupassen. Wenn in weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung bei eingeschaltetem
Hubmagneten die Abhebestange mit den Fahnen im Eingriff ist und die Bürsten abgehoben
sind und bei ausgeschaltetem Hubmagneten eine die Schubstangen umgreifende Feder
die Abhebestange und die Fahnen außer Eingriff bringt und die Bürsten unter dem
Druck der zu dem jeweiligen Bürstenhalter gehörende Federn auf dem Kollektor aufliegen,
wird der zusätzliche Vorteil erzielt, daß bei stillstehender Maschine der Hubmagnet
in Betrieb ist. Durch diese erwünschte Stillstandsheizung wird die Betriebssicherheit
der Anlage weiterhin erhöht.
An Hand der Figuren werden ein Ausführungsbeispiel
sowie weitere Vorteile der Erfindung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht
der Bürstenabhebevorrichtung senkrecht zur Maschinenachse teilweise im Schnitt,
F i g. 2 die Ansicht der in F i g. 1 dargestellten Bürstenabhebevorrichtung in Axialrichtung
der Maschine.
-
Als Ausführungsbeispiel wurde eine Gleichstrommaschine gewählt, bei
der auf einem Bürstenbolzen sieben Kohlebürsten vorgesehen sind. Die Anzahl der
Kohlebürsten pro Bürstenbolzen richtet sich in bekannter Weise nach der Stromstärke
der Maschine. Auf dem Umfang des Kollektors sind 2 n-Bürstenabhebevorrichtungen
verteilt, wobei n eine ganze Zahl darstellt. Die Anzahl der Bürstenbolzen und damit
der Bürstenabhebevoi-richtungen richtet sich ebenfalls nach der Auslegung der Maschine.
Nachfolgend wird eine Bürstenabhebevorrichtung beschrieben.
-
Eine am Maschinenständer befestigte Bürstenbrücke 1 besitzt in der
Nähe des Kollektors ein Auge, durch das ein Bürstenbolzen 2 geführt ist. Die elektrische
Isolation der- Bürstenbrücke 1 von dem Bürstenbolzen 2 erfolgt über eine zwischen
Bürstenbolzen und Auge angeordnete Isolierhülse 4, beispielsweise aus Glimmer, sowie
über beiderseits der Isolierhülse angeordnete Isolierscheiben 5, die beispielsweise
ebenfalls aus Glimmer hergestellt sind, mit konzentrischen Öffnungen für die Durchführung
des Bürstenbolzens 2. Der Bürstenbolzen 2 besitzt auf der dem Kollektor zugewandten
Seite des Auges der Bürstenbrücke 1 einen Anschlag, an dem unter Zwischenlegung
einer Messingscheibe 3 und der Isolierscheibe 5 das Auge anliegt. Auf der dem Kollektor
abgewandten Seite der Bürstenbrücke 1 befindet sich die mechanische Befestigung
des Bürstenbolzens 2 mit der Bürstenbrücke 1 sowie die elektrische Verbindung des
Bürstenbolzens 2 mit den Stromzuführungsleitungen. Zur Zuführung der elektrischen
Energie ist eine Anschlußklemme 6 vorgesehen; an der ein Kabelschuh 8 mittels einer
Schraube 9 und eines Federrings 10 befestigt ist. Die Anschlußklemme besitzt ebenfalls
eine konzentrische Öffnung für die Durchführung des Bürstenbolzens 2, der an diesem
Ende ein Gewinde aufweist. Die Anschlußklemme:6 ist dabei zwischen der Messingscheibe
3 und einer Ausgleichshülle 7 angeordnet. Die gesamte Anordnung wird mittels einer
auf den Bürstenbolzen 2 aufgeschraubten Mutter 11 und einer Kontermutter 12 in ihrer
Lage gehalten.
-
Der Bürstenbolzen erstreckt sich parallel zur Maschinenachse über
die Länge des Kommutators. In einem solchen Abstand voneinander, daß alle notwendigen
Bürsten untergebracht werden können, sind auf dem Bürstenbolzen zwei Klemmstücke
30 angebracht, auf denen jeweils eine Führung 27 für eine Abhebestange 42 befestigt
ist. Bürstenbolzen 2, Klemmstück 30, Führung 27 und Abhebestange 42 sind dabei so
gegeneinander versetzt angeordnet, daß die Abhebestange 42 -genau in radialer Richtung
die Bürsten 32 abheben kann. Auf den aneinander anliegenden Flächen sind die Führung
27 und das Klemmstück 30 geriefelt, so daß die Zähne ineinandergreifen können und.
beide Teile mit einer Schraube 36 verbunden werden-können. Diese Art der Befestigung
gestattet eine leichte Einstellung der Führung 27 in radialer Richtung relativ zu
dem Klemmstück 30. Die Abhebestange 42 ist mit Halterungen 25 verbunden, die ihrerseits
über Schrauben 37 mit einer Traverse 24 aus Isoliermaterial verbunden sind. Die
Traverse 24 ist mit der eigentlichen Betätigungsvorrichtung über eine Achse 23@verbunden,
die die Traverse 24 und ein U-förmig ausgebogenes Endstück einer Schubstange 17
durchdringt und -mittels eines Sicherungsringes 41 in ihrer Lage gehalten wird.
Das U-förmig ausgebildete Endstück der Schubstange 17 ist um 180° um die Schubstange
schwenkbar, außerdem greift die Schubstange an der Traverse 24 außermittig an. Hierdurch
wird es möglich, bei einem eventuell notwendigen Versetzen der Bürsten auf dem Kollektor,
damit auf dem Kollektor Schleifspuren ausgeglichen werden können, auch die Bürstenabhebevorrichtung
in einfacher Weise der neuen Lage der Bürsten anzupassen. Nach dem Versetzen braucht
nämlich lediglich die Traverse um 180° gedreht zu werden, wodurch sich auch die
Abhebestange 42 um 180° um die Schubstange dreht. Die eigentliche Betätigungsvorrichtung
wird weiter unten beschrieben.
-
Auf dem Bolzen 2 sind im Abstand voneinander in üblicher Weise Bürstenhalter
31 befestigt, in denen die Bürsten 32 radial zum Kollektor bewegbar und unter Federdruck
gegen den Kollektor andrückbar sind. Jede Bürste 32 ist für sich in ihrem Bürstenhalter
31 radial bewegbar. Sie besitzt geringes Spiel, damit sie sich möglichst wenig verkanten
kann. Die Stromzufuhr zu den Bürsten 32 geschieht über den Bürstenbolzen 2 und von
da über besondere Leitungen, die einerseits in die Bürsten eingepreßt sind, andererseits
durch eine Schraube am Bürstenhalter befestigt sind. Der Auflagedruck der Bürste
32 auf dem Kollektor wird über eine Feder bewirkt und ist so gewählt, daß einerseits
eine möglichst geringe Abnutzung der Bürsten gewährleistet ist, andererseits aber
auch der für die Stromübertragung notwendige Kontaktdruck hergestellt wird. Unter
dem Druck dieser Feder rückt bei Abnutzung der Bürste diese in den Bürstenhalter
in Richtung auf den Kollektor zu nach. Gleichzeitig bewirkt diese Feder, daß die
auf der Unterseite des Kollektors befindlichen Bürsten gegen den Kollektor gedrückt
werden.
-
Gemäß der Erfindung ist nun jede Bürste 32 mit einer Fahne 43 verbunden,
die an ihrem der Bürste abgewandten Ende einen Anschlag für die Abhebestange 42
besitzt. Im Ausführungsbeispiel ist die Fahne an ihrem der Bürste abgewandten Teil
U-förmig ausgebogen. Die parallel zur Maschinenachse verlaufende Abhebestange 42
ist in diesem Falle als schlanker Zylinder ausgebildet, der in dem U-förmig ausgebogenen
Teil gleiten kann. Die Länge des U-förmig gebogenen Schenkels der Fahne 43 ist so
gewählt, daß bei einer aufliegenden neuen Bürste die Abhebestange 42 sich am Ende
des gebogenen Schenkels befindet, bei einer abgenutzten aufliegenden Bürste näher
in dem umgebogenen Teil.
-
Die Wirkung dieser Bürstenabhebevorrichtung ist folgende: Bei Betrieb
liegen alle Bürsten 32 auf dem Kollektor auf, die Betätigungsvorrichtung befindet
sich in ihrer dem Kollektor zugewandten Endlage, d. h. in der in der Zeichnung dargestellten
Stellung. Die Abhebestange 42 ist außer Eingriff mit den Fahnen 43, die Bürsten
liegen lediglich unter dem Druck der im Bürstenhalter 31 vorgesehenen Feder auf.
1)a die Bürsten verschieden abgenutzt sein können, können alle Fahnen 43 eine unterschiedliche
Lage ihres Anschlages von der Abhebestange 42 haben. Die Fahne der am weitesten
abgenutzten Bürste befindet sich mit ihrem U-förmigen Anschlag am nächsten von
der
Abhebestange. Eine Betätigung der eigentlichen Betätigungsvorrichtung bewirkt eine
parallele Verschiebung der Abhebestange in die andere Endlage, in der die Abhebestange
eine größere Entfernung von der Achse der Maschine hat. Hierbei erfaßt die Abhebestange
zunächst die Fahnen der am meisten abgenutzten Bürsten und zieht diese aus der aufliegenden
Stellung, zuletzt erfaßt sie die Fahnen der am wenigsten abgenutzten Bürsten. Im
oberen Anschlag der Führungen 27, die diese Endlage wiedergeben, sind alle Bürsten
vom Kommutator abgehoben', die Fahnen hängen entgegen dem nach wie vor von dem Bürstenhalter
31 mittels der Feder auf jede Bürste 32 aufgebrachten Druck auf der Abhebestange
42.
-
Durch diese lose Führung jeder einzelnen Bürste, die mit ihrem Bürstenhalter
und der zugehörigen Fahne je eine Abhebeeinheit bildet, tritt kein Verklemmen auf,
auch nicht bei unterschiedlich abgenutzten Bürsten. Das Abheben geschieht so weit,
daß die Federn der Bürstenhalter 31 mit der Bürste 32 im Eingriff bleiben, so daß
bei Wiedereinschalten der Betätigungsvorrichtung die Bürsten sofort auf den Kollektor
gedrückt werden, da dann die Abhebestange 42 wieder in ihre erste Endlage gebracht
wird. Die Betätigung der Abhebevorrichtung ist auf verschiedene Arten möglich. Eine
besonders zweckmäßige Ausführung ist in der Figur dargestellt. An der Bürstenbrücke
ist ein Hubmagnet 28 befestigt, der die Kraft für die Abhebevorrichtung aufbringt.
Im Ausführungsbeispiel liegen die Bürsten auf dem Kollektor auf. In diesem Falle
ist der Hubmagnet 28 ausgeschaltet. Bei Einschalten hebt er die Bürsten von dem
Kollektor ab. Grundsätzlich ist auch die andere Lösung möglich, daß bei eingeschaltetem
Hubmagneten die Bürsten aufliegen, und zwar entgegen dem Druck dieser Feder. Bei
Ausschalten des Hubmagneten hebt dann die Feder die Bürsten ab. Die gewählte Ausführungsart
hat den Vorteil, daß die Druckfeder 29 lediglich den Hubmagneten bei Ausschalten
in seine Ruhelage bringen muß und die Reibung überwindet. Dagegen muß bei der zweiten
Ausführungsart die Feder den gesamten Abhebemechanismus betätigen. Daher ist die
erste Ausführungsart gewählt, obwohl sie den Nachteil hat, daß die Bürsten bei Ausfall
der Spannung auf dem Kollektor schleifen. Da in diesem Falle aber mit Sicherheit
die Maschine ausgeschaltet ist, schleifen die Bürsten dann nicht bei eingeschalteter
Maschine, so daß keine Störungen auftreten können. Da außerdem bei Ausfall der Energie
sofort andere Warneinrichtungen ansprechen, ist dieser Nachteil nicht beachtlich.
Die gewählte Ausführungsform hat auch noch wärmetechnische Vorteile, da nicht die
Maschine und der Hubmagnet gleichzeitig eingeschaltet sind und die Magneten als
Stillstandsbeheizung wirken.
-
An dem von der Bürstenbrücke abgewandten Teil ist an dem Druckmagneten
28 mit Schrauben 35 ein Balg 44 befestigt, aus dem das Gestänge des Hubmagneten
herausragt. An diesem Gestänge ist mit einer Mutter 14 und einem Zapfen ein Gelenkarm
15 befestigt, der wiederum über eine Achse 21 mit einem Hebelarm eines Winkelhebels
16 verbunden ist. Der Winkelhebel ist mittels einer Achse 22 drehbar gelagert, wobei
die Achse sich auf einem am Hubmagneten 28 befestigten Winkel 13 abstützt. An dem
anderen Hebelarm des Winkelhebels 16 ist über eine Achse 23 das U-förmig ausgebildete
Endstück einer Schubstange 18 befestigt, die an ihrem dem Hebel abgewandten Ende
hülsenartig ausgebildet ist und ein Innengewinde besitzt, in die die Schubstange
17 einschraubbar ist. Die schraubenartige Verbindung der beiden Schubstangen 17
und 18 gestattet eine Längenverschiebung der gesamten Schubstange. Die Vorspannung
einer Druckfeder 29, die in Form einer Spiralfeder die beiden Schubstangen umgibt,
wird durch die Verstellung einer Gewindescheibe 20 eingestellt. Das eine Ende der
Druckfeder 29 liegt dabei einer am Winkel 13 befestigten Scheibe 19 auf, das andere
Ende auf der Scheibe 20, die mittels einer Mutter 34 auf der Schubstange 17 gekontert
wird. Beide Scheiben 19 und 20 besitzen eine Führung für die Druckfeder 29. über
die Scheibe 20 und die Mutter 34 erfolgt der Ausgleich der Spannung bei einer Längenverschiebung
der beiden Schubstangen 17 und 18. Das Ende der Stange 17 läuft in den eingangs
erwähnten U-förmigen Teil aus, das die Traverse 24 umgibt und mit dieser über eine
Achse 23 außermittig befestigt ist.
-
Im Ausführungsbeispiel wurde die Verwendung der Abhebevorrichtung
nach der Erfindung bei einer Gleichstrommaschine beschrieben. Wie eingangs erwähnt,
ist die Verwendung auch bei einer Wechselstrommaschine möglich. In diesem Falle
ist es zweckmäßig, die Abhebestange aus Isoliermaterial auszuführen. Die Stromzufuhr
zu den auf den Schleifringen schleifenden Bürsten erfolgt dann in der für Wechselstrommotoren
üblichen Weise, z. B. bei Drehstrommaschinen, nach den drei Phasen getrennt.