DE1488447B1

DE1488447B1 - Device for power transmission from the fixed to the rotating part of an electrical machine

Info

Publication number: DE1488447B1
Application number: DE19651488447D
Authority: DE
Inventors: Karl Blank
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1965-07-17
Filing date: 1965-07-17
Publication date: 1970-10-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Stromübertragung von festen zum rotierenden Teil einer elektrischen Maschine mit auf Schleifringen oder einem Kommutator schleifenden Bürsten, die jeweils in einem Hohlraum je eines prismatischen oder zylindrischen, an dem von dem Schleifring oder Kommutator abgewandten Ende geschlossenen, als Bürstenhalterkörper dienenden Hohlkörpers mit isolierender Oberfläche, gegen Herausfallen gesichert, gehaltert sind und die ferner in radialer Richtung durch die Kraft wenigstens einer Feder an den Schleifring bzw. den Kommutator angedrückt sind und die wenigstens an dem dem Schleifring oder Kommutator zugewandten Teil in einer dem Bürstenquerschnitt angepassten leitenden, in den Bürstenhalterkörper eingesetzten Führung geführt sind.The invention relates to a device for power transmission from the fixed to the rotating part of an electrical machine with slip rings or a commutator grinding brush, each one in a cavity prismatic or cylindrical, facing away from the slip ring or commutator End of closed, serving as a brush holder body hollow body with insulating Surface, secured against falling out, are held and furthermore in radial Direction through the force of at least one spring on the slip ring or the commutator are pressed and at least on the one facing the slip ring or commutator Part in a conductive, adapted to the brush cross section, in the brush holder body used leadership are performed.

Zur Stromzu- bzw. -abfuhr zum oder vom Läufer einer elektrischen Maschine werden meist Kohlebürsten benutzt, die auf Schleifringen bzw. Kommutatoren schleifen. Diese Bürsten unterliegen der Abnutzung, so daß diese von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen. Dazu ist es notwendig, um Unfälle zu verhüten, die elektrische Maschine und deren Antriebsmaschine stillzusetzen. Obwohl der Auswechselvorgang der Bürsten nur wenige Minuten beansprucht, werden für das Abschalten und Wiederanlassen, z. B. eines großen Turbogenerators, erhebliche Zeiten benötigt, die nicht nur einen beträchtlichen Verlust an erzeugten Kilowattstunden bedeuten, sondern auch die Lebensdauer der Turbine und des Kessels beeinträchtigen. Für die Turbine und den Kessel ist ein ununterbrochener Betrieb anzustreben, der nur durch die von der thermischen Seite her erforderlichen Revisions- und Reparaturarbeiten unterbrochen werden sollte.For power supply or discharge to or from the rotor of an electrical machine Carbon brushes are mostly used that slide on slip rings or commutators. These brushes are subject to wear and tear, so they have to be replaced from time to time Need to become. In order to prevent accidents, it is necessary to use the electrical machine and shut down their prime mover. Although the process of replacing the brushes only a few minutes are required for switching off and restarting, e.g. B. a large turbo generator, requires significant times, not just one mean considerable loss of generated kilowatt hours, but also the service life affect the turbine and the boiler. For the turbine and the boiler is To strive for uninterrupted operation, which is only supported by the thermal The necessary revision and repair work should be interrupted.

Um einen ununterbrochenen Betrieb einer Generatorgruppe von Seiten der elektrischen Maschine her zu ermöglichen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Bürstenlineale mit den aufgesetzten Bürsten auswechselbar zu gestalten. Dabei sind an dem Bürstenlineal mit den Bürsten verbundene Steckkontaktstifte vorgesehen, die beim Einschieben des Bürstenlineals in die Betriebslage in mit der Stromzuleitung zu den Bürsten elektrisch verbundene Steckbuchsen eingreifen.To ensure uninterrupted operation of a generator group from one side the electrical machine has already been proposed, to make the brush rulers interchangeable with the attached brushes. Included there are plug-in contact pins connected to the brushes on the brush ruler, when the brush ruler is pushed into the operating position with the power supply line engage sockets electrically connected to the brushes.

Es ist auch bereits bekanntgeworden, die Bürstenbrücken großer elektrischer Maschinen, die als Jochbogen die Schleifringe umgreifen und die auf einer Grundplatte oder Fußplatte aufgestellt sind, zweiteilig auszuführen und zur Auswechslung der Bürsten jeweils eine Hälfte bei reduzierter Leistung vorn Schleifring seitlich abzufahren und an dieser Hälfte die Kohlebürsten zu erneuern.It is also already known, the large electrical brush bridges Machines that grip the slip rings as yoke arches and that are on a base plate or base plate are set up in two parts and to replace the Brushes to move one half sideways at reduced power at the front of the slip ring and to renew the carbon brushes on this half.

Während die letzte Anordnung mechanisch komplizierte Einrichtungen erfordert, um das gleichmäßige Aufsetzen und Abziehen der am Umfang der Bürstenbrücke verteilten Bürsten zu erreichen, ergeben sich für die erstgenannte Anordnung gewisse Nachteile durch die Zuordnung einer größeren Anzahl von Kontakt- und Führungselementen entsprechend der Anzahl der in einer Reihe nebeneinander vorgesehenen Kohlebürsten und in bezug auf die Handlichkeit der auswechselbaren Lineale mit den daran befestigten Haltern.During the last arrangement mechanically complex facilities requires the even placement and removal of the perimeter of the brush bridge To achieve distributed brushes, there are certain for the first-mentioned arrangement Disadvantages due to the allocation of a larger number of contact and guide elements corresponding to the number of carbon brushes provided next to one another in a row and in terms of the handiness of the interchangeable rulers with the attached ones Holders.

Es ist bereits eine Bürstenhaltervorrichtung bekannt, bei der mehrere Bürstenhalter auf einem Bürstenhalterträger angeordnet sind. Dabei ist der Bürstenhalterträger in einer Nut einer Bürstenbrückenwange geführt und mittels Befestigungsschrauben an der Bürstenbrückenwange befestigt. Diese weist nach außen offene Langlöcher auf. Das Auswechseln der Bürstenhalterträger erfolgt nach Lösung der erwähnten Schrauben mit Hilfe eines Schraubenschlüssels und anschließendem radialem Herausziehen des Bürstenhalterträgers (britische Patentschrift 839 l40).It is already known a brush holder device in which several Brush holders are arranged on a brush holder carrier. The brush holder carrier is here guided in a groove of a brush bridge cheek and by means of fastening screws attached to the brush bridge cheek. This has elongated holes that are open to the outside. The brush holder supports are exchanged after loosening the screws mentioned using a wrench and then pulling out the Brush holder carrier (British Patent 839,140).

Bei dieser bekannten Anordnung ist der Bedienungsmann jedoch weder gegenüber dem mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Schleifring geschützt, noch besteht ein ausreichender Schutz gegenüber den spannungsführenden Teilen, an denen zur Befestigung der Bürstenbrücke die Befestigungsschrauben angezogen bzw. zur Vorbereitung des Herausnehmens gelöst werden müssen. Auch besteht die Gefahr, daß dem Bedienungsmann der Schraubenschlüssel entgleitet, auf ein mit großer Geschwindigkeit rotierendes Teil fällt und von diesem - die Umgebung gefährdend - weggeschleudert wird. Außerdem ist der zeitliche Aufwand für das Auswechseln der Bürsten wegen des Lösens bzw. des Anziehens der Befestigungsschrauben relativ groß.In this known arrangement, however, the operator is neither protected from the slip ring rotating at high speed, yet there is sufficient protection against the live parts on which the fastening screws tightened to fasten the brush bridge or in preparation of removal must be solved. There is also a risk that the operator the wrench slips onto a rotating at high speed Part falls and is thrown away from it - endangering the environment. aside from that is the time required to replace the brushes due to loosening or loosening the tightening of the fastening screws is relatively large.

Nachteilig ist weiterhin bei den obenerwähnten Anordnungen, daß gleichzeitig eine größere Anzahl von Bürsten kurzzeitig außer Betrieb kommen muß. Es wäre vorteilhafter, eine kleine Anzahl von Bürsten gleichzeitig auszuwechseln, da dann während des Auswechselvorganges die Überlastung der noch in Betrieb befindlichen Bürsten kleiner bleiben könnte als bei einer Auswechslung einer größeren Anzahl von auf einem Bürstenlineal angeordneten Bürsten, die dann außer Kontakt mit den Schleifringen bzw. dem Kommutator kommen.Another disadvantage of the above-mentioned arrangements is that at the same time a larger number of brushes must be temporarily out of operation. It would be more beneficial to change a small number of brushes at the same time, since then during the replacement process the overloading of the brushes still in operation could remain smaller than when replacing a larger number of arranged on a brush ruler Brushes, which then come out of contact with the slip rings or the commutator.

Es ist fernerhin bereits eine Anordnung zur Stromübertragung vom festen zum rotierenden Teil einer elektrischen Maschine vorgeschlagen worden, bei der auf die zwischen den Bürstenbrückenwangen angeordneten, mit Bohrungen versehenen Bürstenlineale Bürstenhalter aufschiebbar sind, die in radialer Richtung mit den Bürsten über Litzen elektrisch verbundene Steckkontaktstifte aufweisen, die bei aufgeschobenen Bürstenhaltern in in den Bohrungen des Bürstenlineals eingesetzte Kontaktbuchsen eingesteckt sind. Bei einer solchen Anordnung wird der Anpreßdruck der Kohlebürsten an den Schleifring oder Kommutator durch frei liegende Federelemente, die Bestandteile des Halters sind, erzeugt, deren Druckkraft auf die Kohlebürste von Hand nur am ausgebauten Halter durch eine Neueinstellung oder einen Austausch der Federn geändert werden kann (deutsche Patentschrift 1282 780).It is also already an arrangement for power transmission from the fixed been proposed to the rotating part of an electrical machine in which on the brush rulers with holes arranged between the brush bridge cheeks Brush holders are slidable in the radial direction with the brushes over strands Have electrically connected plug-in contact pins that are pushed on with brush holders are inserted into the contact sockets inserted in the bores of the brush ruler. With such an arrangement, the contact pressure of the carbon brushes on the slip ring or commutator through exposed spring elements, the components of the holder are generated whose compressive force on the carbon brush by hand only on the expanded Holder can be changed by readjusting or replacing the springs can (German patent specification 1282 780).

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die bekannten bzw. vorgeschlagenen Anordnungen auswechselbarer Bürstenhalter zu verbessern und einen während des Betriebes auswechselbaren Bürstenhalter zu schaffen, der bequem und schnell ohne jede Unfallgefahr für den Bedienungsmann betätigt werden kann, bei dem während des Auswechselvorganges keinerlei überlastung der übrigen Bürsten erfolgt und bei dem ebenfalls ohne Ausbau des Bürstenhalters eine Änderung des Kontaktdruckes der Bürsten auf den Schleifring bzw. den Kommutator möglich ist.It is the object of the invention, the known or proposed To improve arrangements of interchangeable brush holders and one during operation to create interchangeable brush holder that is convenient and quick without any risk of accident can be operated for the operator during the replacement process There is no overloading of the other brushes and also without dismantling the brush holder changes the contact pressure of the brushes on the slip ring or the commutator is possible.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Einrichtung erfindungsgemäß darin, daß der den Bürstenhalterkörper bildende Hohlkörper gasdicht ist und ein durch die Bohrung einführbares, unter Überdruck stehendes Gas enthält und an dem dem Schleifring bzw. dem Kommutator zugewandten Teil eine aus gut leitendem Material bestehende hohle, zylindrische Buchse mit einem zylindrischen Ansatz aufweist, die mit der Bürste elektrisch leitend verbunden ist und die in eine entsprechende Bohrung der Bürstenbrücke einsteckbar ist.The solution to the problem posed consists of the one mentioned at the beginning Device according to the invention in that the hollow body forming the brush holder body is gas-tight and a gas which can be introduced through the bore and which is under excess pressure contains and on which the slip ring or the commutator facing Part a hollow, cylindrical socket made of highly conductive material with a having a cylindrical extension which is connected to the brush in an electrically conductive manner and which can be inserted into a corresponding bore in the brush bridge.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Hohlkörper einen zylindrischen Ansatz aufweist, der zur Kontaktgabe in eine Multikontaktbüchse eingesetzt ist, die in eine Bohrung der Bürstenbrücke eingeschraubt ist. In vorteilhafter Weise kann der Hohlkörper aus einem durchsichtigen Isolierstoff bestehen.According to a further development of the invention it is provided that the hollow body has a cylindrical approach which is used to make contact in a multi-contact socket is used, which is screwed into a hole in the brush bridge. In advantageous Way, the hollow body can consist of a transparent insulating material.

Rohrbürstenhalter sind für sich bereits bekannt. Solche Bürstenhalter weisen üblicherweise eine abschraubbare Verschlußkappe auf. Nach Abschraubung derselben ist eine Auswechslung der Bürste radial nach außen möglich. Eine betriebsmäßige Auswechslung des Bürstenhalters, bei dem dieser unter Spannung steht, ist jedoch nicht zulässig.Tube brush holders are already known for themselves. Such brush holders usually have a screw-off cap. After unscrewing the same the brush can be exchanged radially outwards. An operational Replacement of the brush holder, in which this is under tension, is, however not permitted.

Bei solchen bekannten Rohrbürstenhaltern dient die Befestigung der Bürstenbrücke auch nicht gleichzeitig der Stromübertragung vom Bürstenhalter zur Bürstenbrücke (deutsche Patentschrift 811596), und die Bürstenhalter selbst sind nicht während des Betriebes auswechselbar.In such known tube brush holders, the attachment is used Brush bridge also not at the same time the power transmission from the brush holder to Brush bridge (German Patent 811596), and the brush holders themselves are not exchangeable during operation.

Es sind weiterhin Bürstenhalter mit einem in einem Zylinder beweglichen Anpreßkolben bekannt, bei denen der Anpreßdruck durch ein Fluid oder Druckluft erzeugt wird, bei dem je nach der Größe des Druckes des Druckmittels der Anpreßdruck während des Betriebes veränderbar ist. Diese bekannte Anordnung läßt eine Auswechslung der Bürsten während des Betriebes jedoch nicht zu (französische Patentschrift 374 893). Die Anordnung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß komplizierte mechanische, für den Bedienungsmann relativ unhandliche Einrichtungen vermieden sind und daß bei einer Auswechslung der Bürsten keinerlei Unfallgefahr für den Bedienungsmann besteht. Weiter braucht beim Auswechseln jeweils nur eine einzige Bürste außer Betrieb genommen zu werden, so daß eine überbelastung der noch im Betrieb befindlichen Bürsten nicht stattfindet. Schließlich läßt sich mit dieser Anordnung leicht ohne Ausbau des Bürstenhalters eine Änderung des Kontaktdruckes durchführen.There are still brush holders with a movable in a cylinder Pressure piston known in which the contact pressure is generated by a fluid or compressed air is, in which, depending on the size of the pressure of the pressure medium, the contact pressure during of the company is changeable. This known arrangement allows a replacement of the Brushes are not closed during operation (French patent 374 893). The arrangement according to the invention has the advantage that complicated mechanical, relatively unwieldy facilities are avoided for the operator and that There is no risk of accident for the operator when the brushes are replaced consists. Furthermore, only a single brush needs to be out of operation when changing to be taken, so that an overload of the brushes still in operation not taking place. Finally, this arrangement can be easily used without dismantling change the contact pressure of the brush holder.

Ausführungsbeispiele von Anordnungen nach der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Bürstenhalteranordnung mit mehreren in Umfangsrichtung nebeneinander in die Bürstenbrücke eingesetzten Bürstenhaltern, F i g. 2 einen Bürstenhalter im Schnitt, parallel zur Maschinenwelle gesehen, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie A -A bzw. B-B der F i g. 2, F i g. 4 einen Bürstenhalter in Ansicht mit Bürstenbrücke im Schnitt und die F i g. 5 zwei in Achsrichtung nebeneinander angeordnete Bürstenhalter mit Haltevorrichtung.Embodiments of arrangements according to the invention are shown in the drawing and explained in more detail below. It shows F i g. 1 shows a brush holder arrangement with several brush holders inserted into the brush bridge next to one another in the circumferential direction, FIG. 2 shows a brush holder in section, seen parallel to the machine shaft, FIG. 3 shows a section along the line A -A or BB of FIG. 2, fig. 4 shows a brush holder in view with a brush bridge in section and FIG. 5 two brush holders with holding device arranged next to one another in the axial direction.

In der Zeichnung bedeutet 1 den Schleifring oder Kommutator, 2 die an diesen angepreßte Bürste, insbesondere eine Kohlebürste. Die Anpressung kann z. B. durch eine Rollbandfeder 17 erfolgen, die bei verschieden stark abgenutzten Bürsten jeweils einen gleichen Anpreßdruck der Bürste an den Schleifring bzw. an den Kommutator ausübt. Grundsätzlich kann aber auch eine andere bekannte Andruckfeder für die Bürste zur Anwendung kommen. Die die Bürsten aufnehmenden Hohlkörper sind in Bohrungen der zylindrischen, zweigeteilten Bürstenbrücke 9, die die Schleifringe bzw. den Kommutator konzentrisch umfaßt, eingesteckt.In the drawing, 1 denotes the slip ring or commutator, 2 denotes the brush, in particular a carbon brush, pressed against it. The pressure can, for. B. by a roll band spring 17 , which exerts the same contact pressure of the brush on the slip ring or on the commutator when the brushes are worn to different degrees. In principle, however, another known pressure spring can also be used for the brush. The hollow bodies receiving the brushes are inserted into bores in the cylindrical, two-part brush bridge 9, which concentrically surrounds the slip rings or the commutator.

Mit 3 ist eine aus einem leitenden Stoff bestehende zylindrische Buchse bezeichnet, die der Führung für die Bürste dient. Der Hohlkörper 4, der prismatisch oder zylindrisch gestaltet sein kann, ist in eine Bohrung der Bürstenbrücke 9 eingesetzt und seine aus der Bürstenbrücke herausragende Oberfläche besteht aus einem isolierenden Stoff. Als isolierender Stoff dient ein durchsichtiger Kunststoff, wie dieser z. B. unter dem Markennamen »Plexiglas« bekannt ist. Die Durchsichtigkeit des Hohlkörpers 4 erlaubt es jederzeit, den Abnutzungsgrad der Bürsten festzustellen und die Funktion der Anpreßfedern der Bürsten zu beobachten.3 with a cylindrical sleeve made of a conductive material is referred to, which is used to guide the brush. The hollow body 4, which can be designed prismatic or cylindrical, is inserted into a bore in the brush bridge 9 and its surface protruding from the brush bridge consists of an insulating material. A transparent plastic, such as this one, is used as the insulating material. B. is known under the brand name »Plexiglas«. The transparency of the hollow body 4 makes it possible at any time to determine the degree of wear of the brushes and to observe the function of the pressure springs of the brushes.

Mit 5 ist ein den Hohlkörper 4 verschließender Deckel, der ebenfalls aus einem isolierenden Stoff besteht, bezeichnet. Der Deckel 5 ist mit einer Bohrung versehen, die durch eine ebenfalls aus einem isolierenden Stoff bestehende Abschlußschraube 6 verschließbar ist.With 5 is a cover that closes the hollow body 4, which is also consists of an insulating material, called. The cover 5 has a bore provided by a terminal screw also made of an insulating material 6 is lockable.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung sind rechteckige Bürsten in die zylindrischen Buchsen 3 eingesetzt. Diese Buchsen weisen außen senkrecht zu der Maschinenachse parallele Abflachungen 16 auf, die es gestatten, beim Einsetzen in die Ausnehmungen der Bürstenbrücke 9 die Bürsten in die richtige Lage zu bringen.In the case of the in FIG. 3 are rectangular brushes in FIG the cylindrical bushings 3 used. These sockets face perpendicular to the outside the machine axis parallel flats 16, which allow it when inserting to bring the brushes into the correct position in the recesses of the brush bridge 9.

Die Befestigung der in F i g. 4 dargestellten Anordnung erfolgt durch eine in eine seitlich am Hohlkörper 4 angeordnete Halterung zur Befestigung desselben eingedrehte Spindel 7. Der aus dem Hohlkörper 4 herausragende Teil der Spindel 7 ist mit einem isolierenden Stoff überzogen, so daß diese Spindel auch bei unter Spannung stehender Maschine gefahrlos heraus- und hereingeschraubt werden kann. Die Halterung kann aber auch durch eine unter Federdruck stehende Verriegelung erfolgen.The attachment of the in F i g. 4 is carried out by the arrangement one in a laterally arranged on the hollow body 4 holder for fastening the same The screwed-in spindle 7. The part of the spindle 7 protruding from the hollow body 4 is covered with an insulating material, so that this spindle can also be used under Voltage can be screwed in and out without danger. However, it can also be held by a spring-loaded lock.

Bei der Anordnung nach F i g. 5 sind zwei Bürstenhalter gemeinsam durch einen Bügel 8 gegen Herausfallen geschützt gehaltert. Der Bügel 8 ist mittels einer Halterung 14 abnehmbar an den Bürstenbrückenwangen 15 befestigt.In the arrangement according to FIG. 5, two brush holders are held together, protected against falling out, by a bracket 8. The bracket 8 is removably attached to the brush bridge cheeks 15 by means of a holder 14.

Claims

Claims: 1. Device for power transmission from the fixed to the rotating part of an electrical machine with brushes grinding on slip rings or a commutator, each in a cavity of a prismatic or cylindrical hollow body, closed at the end facing away from the slip ring or commutator, serving as a brush holder body with an insulating surface, secured against falling out, and which are also pressed in the radial direction by the force of at least one spring against the slip ring or commutator and at least on the part facing the slip ring or commutator in a conductive, in the brush holder body are guided, characterized in that the hollow body (4) forming the brush holder body is gas-tight and contains a gas under excess pressure which can be introduced through the bore (19) and which faces the slip ring or commutator (1) andten part has a hollow, cylindrical socket (3) made of highly conductive material with a cylindrical extension, which is connected to the brush (2) in an electrically conductive manner and which can be inserted into a corresponding bore in the brush bridge (9).

2. Device for power transmission according to Addressed 1, characterized in that the hollow body (4) has a cylindrical extension has, which is used for making contact in a multi-contact socket, which in a hole in the brush bridge is screwed in.

3. Device for power transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow body (4) consists of a transparent insulating material.