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Schleifringanordnung, insbesondere zur Ableitung elektrischer Meßgrößen
von rotierenden Maschinenteilen Bei elektrischen Maschinen mit Schleifringanordnungen,
die ständiger Teil dieser Maschine sind, ist es bereits bekannt, den Schleifringkörper
aus in axialer Richtung hintereinander abwechselnd angeordneten, geteilten Schleifringen
und ungeteilten Isolierringen, welche die Welle umgeben, zu bilden. Diese Teile
werden durch in axialer Richtung verlaufende Bolzen zusammengehalten. Dadurch ergibt
sich eine leichte Auswechselbarkeit der Schleifringe, die während des Betriebes
einer starken Abnutzung unterliegen und daher häufig ausgetauscht werden müssen.
Bei dieser bekannten Anordnung liegen die den Schleifringkörper bildenden einzelnen
Teile direkt auf der Welle.
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Bei einer anderen bekannten Schleifringanordnung werden Schleifringsegmente
und Isolierteile durch radial angebrachte Schrauben auf Tragkörperhälften befestigt.
Die Tragkörperhälften sind ineinander geführt und mit Hilfe von tangential verlaufenden
Schrauben miteinander auf der Welle verspannt.
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Weiterhin ist es bekannt, die Trag- oder Nabenkörper von Schleifringanordnungen
mit einer konisch verlaufenden Außenfläche auszubilden, auf die Schleifringe mit
konischen Innenbohrungen aufgeschrumpft oder aufgepreßt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifringanordnung, deren
Schleifringkörper aus in axialer Richtung abwechselnd hintereinander angeordneten,
in Segmente geteilten Schleifringen und Isolierstoffringen besteht, die durch in
Bohrungen der Schleifringe und Isolierstoffringe angeordnete Bolzen miteinander
verbunden sind. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schleifringanordnung so auszubilden,
daß sie sich leicht an beliebigen freien Stellen einer Welle jederzeit montieren
bzw. abbauen läßt. Diese Montage soll keinerlei Veränderungen an der Welle und auch
keine Befestigung von Tragteilen auf der Welle, z. B. durch Aufschrumpfen erfordern.
Gemäß der Erfindung sind auch die Isolierstoffringe in Segmente unterteilt, und
die Teilfugen der Schleifringe und der Isolierstoffringe sind jeweils derart versetzt
gegeneinander angeordnet, daß ein sich selbst tragender Schleifringkörper entsteht.
Die Innenbohrungen der Isolierstoffringe, die kleiner als die der Schleifringe sind,
verlaufen konisch und sind auf einem geteilten Futter mit konischer Oberfläche angeordnet.
Außerdem besitzt das Futter einen Flansch, durch den Bolzen hindurchtreten, die
ebenfalls den Schleifringkörper durchdringen und die konisch verlaufenden Flächen
der Isolierstoffringe auf die ebenfalls konische Oberfläche des Futters pressen.
Der somit gebildete Schleifringkörper ist ein selbsttragender Körper, der in der
Lage ist, verhältnismäßig hohe Zentrifugalbeanspruchungen aufzunehmen. Er trägt
außerdem das zur Befestigung auf der Welle dienende, geteilte Futter und klemmt
dieses auf der Welle fest. Dazu wird die bei gegenseitiger Verschiebung zweier konischer
Oberflächen in axialer Richtung entstehende Spreiz- bzw. Keilwirkung ausgenutzt.
Diese Wirkung wird in einfacher Weise durch Anziehen bzw. Lösen der in axialer Richtung
verlaufenden, sowohl den Flansch als auch den Schleifringkörper durchsetzenden Bolzen
erzielt. Eine derartige Schleifringanordnung läßt sich also in einfachster Weise,
ohne Veränderungen der Welle montieren und auch wieder entfernen. Sie ist daher
insbesondere zur Ableitung von Meßgrößen von rotierenden Maschinenteilen geeignet,
für die die Schleifringanordnung nur vorübergehend angebracht wird und nicht dauernd
verbleibt.
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Die Isolierung der einzelnen Schleifringe gegeneinander darf durch
die in axialer Richtung verlaufenden Bolzen, die entweder nur den Schleifringkörper
oder auch den Schleifringkörper und den Flansch des Futters durchsetzen, nicht beeinträchtigt
werden. Es tragen daher jeweils nur wenige Bolzen einen bestimmten Schleifring.
Bei den anderen Schleifringen sind die entsprechenden Bohrungen so weit vergrößert,
daß kein metallischer Kontakt zwischen dem Schleifring und dem Bolzen besteht. Die
Isolierstoffringe werden dagegen von einem Bolzen getragen.
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Um eine gemäß der Erfindung ausgebildete Schleifringanordnung innerhalb
eines bestimmten Durchmesserbereiches an die Welle anzupassen, empfiehlt es sich,
durch eingeschobene Paßstücke den Innendurchmesser des Futters zu verändern. Dabei
ist zu
berücksichtigen, daß dieses Futter durch den Schleifringkörper
auf die Welle gepreßt wird, indem man mit Hilfe der sowohl den Schleifringkörper
als auch das Futter durchsetzenden Bolzen den Schleifringkörper soweit über den
Konus der Futteraußenfläche zieht, daß sich das Futter, das in Teilfugen Luft hat,
auf der Welle festklemmt. Diese Klemmwirkung darf durch eingeschobene Paßstücke
nicht beeinträchtigt werden.
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Für die Auswahl der für die Schleifringanordnung verwendeten Materialien
sind für den Schleifring selbst und den Stromabnehmer die Gleiteigenschaften der
verwendeten Metalle wichtig. Man wählt daher vorteilhafterweise Messing als Schleifring
mit einem darauf gleitenden Stromabnehmer aus Stahl. Auch andere Gleitkombinationen
sind möglich, wobei das Schleifringmetall möglichst keine schlecht leitende Oxydhaut
bilden soll; z. B. wäre auch Bronze oder Kupfer verwendbar. Werden als Stromabnehmer
Bürsten benutzt, so können die Schleifringe aus Stahl sein.
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Das als Zwischenring verwendete Isoliermaterial muß gute mechanische
Festigkeitseigenschaften haben, soll sich leicht bearbeiten lassen und muß auch
gut warmformbeständig sein. So ist z. B. Hartgewebe besonders günstig.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
beschrieben. F i g. 1 zeigt die auf die Welle 1 aufgebrachte Schleifringanordnung
2, die aus dem eigentlichen Schleifringkörper 3 und dem Futter 4 besteht. Der Schleifringkörper
3 ist' aus mehreren Messingschleifringen 5 zusammengesetzt, die abwechselnd mit
Hartgeweberingen 6 aufeinander geschichtet sind. Sowohl die Messingschleifringe
als auch die Hartgewebeisolierplatten sind in Segmente aufgeteilt und so aufeinander
gelagert, daß die Teilfugen 7 entlang des Umfanges gleichmäßig versetzt sind. Der
mechanische Zusammenhalt des Schleifringkörpers 3 wird durch Bolzen 8 erreicht,
wie sie insbesondere in F i g. 2 dargestellt sind. Man sieht in dieser Figur, daß
die Bohrungen der Schleif- und Isolierstoffringe in ihrer Größe so gewählt sind,
daß jeweils eine Bohrung 9 der Messingschleifringe einen metallischen Kontakt zwischen
Schleifring und Bolzen ermöglicht, während die Bohrungen 10 der anderen Schleifringe
so groß sind, daß jeglicher Kontakt vermieden wird. Es wird dadurch jeder Schleifring
nur von einer bestimmten Anzahl Bolzen getragen und ist von den anderen Schleifringen
isoliert. Die Bohrungen 11 der Hartgewebezwischenringe 6 sind so ausgeführt, daß
sie von jedem Bolzen 8 getragen werden. Die Messingschleifringe 5 haben alle den
gleichen Innendurchmesser 12. Dieser ist kleiner als der kleinste Innendurchmesser
13 der Hartgewebezwischenringe. Die Hartgewebezwischenringe stehen daher auf der
Innenseite an der Schleifringanordnung vor und sind zu einem Konus abgedreht. Nach
Verschraubung der einzelnen Segmente des Schleifringkörpers 3 durch die Bolzen 8
wird der gesamte Schleifringkörper 3 auf ein Futter 4, das aus Metall oder Holz
bestehen kann, aufgeschoben. Dieses Futter 4 ist ebenfalls in zwei oder mehrere
Segmente, geteilt. Die einzelnen Teile werden an den Teilfugen 14 mit seitlich eingeführten
Paßschrauben 15 gegen Verschiebung gesichert und zusammengehalten. Idas Futter besitzt
einen seitlichen Flansch 16 und eine mit einem Konus versehene Außenfläche
17. Auf diese konische Außenfläche wird mit Hilfe von Bolzen 18, die durch
den Flansch des Futters 4 und durch den gesamten Schleifringkörper 3 hindurchgeführt
sind, der Schleifringkörper 3 aufgepreßt. Dabei klemmt sich das Futter
4 auf der Welle 1 fest. Die Bolzen 18 werden gleichzeitig noch zur
Unterstützung der Verschraubung der Schleifringanordnung benutzt, d. h., die Bohrungen
der Schleifringe 5 sind in ihren Größen auch so gewählt, daß jeweils ein Bolzen
18 nur mit einem Schleifring 5 leitende Verbindung hat. Die Bohrungen
11 der HartgewebeisQ-lierringe 6 entsprechen wiederum genau dem Durchmesser der
Bolzen, so daß eine tragende Verbindung auftritt. Wegen dieser leitenden Verbindung
eines Schleifringes 5 mit dem Bolzen 18 ist zwischen dem Futter 4 und dem Bolzen
18 eine Isolierhülse 19 vorgesehen.
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Sämtliche den Schleifringkörper 3 zusammenhaltenden Bolzen 8 und 18
sind mit Lötösen 20 ausgestattet. Die Lötösen 20 aller Bolzen, die den gleichen
Schleifring tragen und mit -ihm auch leitenden Kontakt haben, werden zweckmäßigerweise
untereinander mit isolierten Leitungen verbunden. Ebenfalls werden die Stromzuführungen
der von dem rotierenden Körper abgenommenen Meßgrößen an die Lötösen 20
geführt.