DE1488447C - Einrichtung zur Stromübertragung vom festen zum rotierenden Teil einer elektri sehen Maschine - Google Patents

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.

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.

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.

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 vom Schleifring seitlich abzufahren und an dieser Hälfte die Kohlebürsten zu erneuern.

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.

Es ist bereits eine Bürstenhaltervorrichtung bekannt, bei der mehrere Bürstenhalter auf einem Bürstenhalterträger angeordnet sind. Dabei ist der Bürstenhalterträqer 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 839 140). Bei dieser bekannten Anordnung ist der Bedienungsmann jedoch weder gegenüber dem mit hoher

ίο 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.

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.

Es ist fernerhin bereits eine Anordnung zur Strom-Übertragung 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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Fig. 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.

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 Andrückfeder 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.

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.

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.

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.

Die Befestigung der in Fig. 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.

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.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Stromübertragung vom 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, dadurch gekennzeichnet, daß der den Bürstenhalterkörper bildende Hohlkörper (4) gasdicht ist und ein durch die Bohrung (19) einführbares, unter Über-

druck stehendes Gas enthält und an dem dem Schleifring bzw. dem Kommutator (1) zugewandten Teil eine aus gut leitendem Material bestehende hohle, zylindrische Buchse (3) mit einem zylindrischen Ansatz aufweist, die mit der Bürste (2) elektrisch leitend verbunden ist und die in eine entsprechende Bohrung der Bürstenbrücke (9) einsteckbar ist.

2. Einrichtung zur Stromübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (4) einen zylindrischen Ansatz aufweist, der zur Kontaktgabe in eine Multikontaktbüchse eingesetzt ist, die in eine Bohrung der Bürstenbrücke eingeschraubt ist.

3. Einrichtung zur Stromübertragung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (4) aus einem durchsichtigen Isolierstoff besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen