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"Bürstenhalter für Stromkollektoren von elektrischen Maschinen" Die
Erfindung betrifft einen Bürstenhalter für Stromkollektoren von elektrischen Maschinen
mit einem Gehäuse und
einer die Bürste aufnehmenden Tasche sowi.p einem auf
die obere Stirnfläche der Bürste einen Druck ausübenden Druckglied Derartige Bürstenhalter,
wie sie für Stromkollektoren von elektrischen Maschinen wie Kommutatoren, Stromwender
und Schleifringe laufend verwendet werden, müssen die betreffenden Bürsten halten,
deren Aufgabe darin besteht, den Strom von einem feststehenden Teil der Maschine
auf einen-umlaufenden Teil derselben zu leiten. Dies geschieht in einer genauen
geometrischen Zage und unter Erzeugung einer entsprechenden mechanischen Kraft,
um die Zeitung des Stroms zwischen der Reibfläche der Bürste und dem umlaufenden
Kollektor zu gewährleisten. Diese Stromkollektoranordnung wird nachstehend als Stromwender
bezeichnet, da dieser einen wichtigen 'feil für den Gegenstand der Erfindung bildet.
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Die wesentlichen Bestandteile eines Bürstenhalters sind eine
Tasche mit drei oder vier Wänden, welche die Aufgabe hat, die Bürste derart zu führen,
dass diese sich nur in der Richtung ihrer Mittellinie verschieben kann, ferner eine
Feder, die gewöhnlich mittels eines Druckgliedes auf die obere Stirnfläche der Bürste
einen Druck ausübt, um so den gewünschten Druck auf den Stromwender zu erzielen.
Neben diesen beiden wesentlichen Teilen des Bürstenhalters ist dieser vor allem
noch mit Befestigungsorganen ausgestattet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Konstruktion
eines Bürstenhalters zu erreichen, der in jeder Umlaufrichtung arbeitsfähig ist
und auf dem Prinzip beruht, dass die Bürste durch eine gesonderte Kraft in der Tangentialrichtune
einem Druck unterliegt. Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen Bürstenhalter
der eingangs genannten Art vor allem dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss in ihm
längs der Seitenfläche der@Bürste versehiebbar.ein auf letztere senkrecht zu deren
Mittellinie und hauptsächlich in der Mitte zwischen deren beiden Enden eine Druckkraft
ausübendes Druckelement angeordnet ist! dessen Wirkungsbereich in tangentiale:r
Richtung sich mit halber Geschwindigkeit im Verhältnis zu der des einen radialen
Druck auf die Bürste ausübenden Druckgliedes bewegt und demgemäse stets in der Mitte
der Bürstenseitenfläche und in gleichem Abstand zu beiden Bürstenenden bleibt. Dieses
so vorgesehene Druckelement ist derart befestigt, dass es sich an der betref:-fenden
Seite
der Bürste in Abhängigkeit der Verschiebung des Druckgliedes der Bürste selbst verschiebt.
Auf Grund der erwähnten Abhängigkeit dieser beiden Druckorgane in den Geschwindigkeiten
ihrer Verschiebungen wird die Tangentialkraft im wesentlichen stets in gleichem
Abstand zwischen den beiden Bürstenenden ausgeübt. Da die Druckkraft, welche die
Bürste gegen die dandung des Bürstenhalters drückt, auf die Länge der Bürste und
in der Richtung deren Mittellinie ausgeübt wird, neigt die Bürste dazu, über ihre
gesamte Länge gegen die gegenüberliegende Seitenfläche gedrückt zu werden. Hieraus
ergibt sich, dass die L<:ge der Bürste in der Tangentialrichtung des Stromwenders
merklich stabiler als bei Bürstenhaltern ist, bei denen die Stabilisierungskraft
nahe der oberen Stirnfläche der Bürste wirkt, also an der gleichen Stelle, an der
auch der Kontaktdruck in radialer Richtung ausgeübt wird. Es lässt sich auf diese
Weise ein radialer Bürstenhalter unter Beibehaltung aller seiner Vorteile verwenden.
Der Kontaktdruck ist hierbei unabhängig von der Umlaufrichtung der Maschine.
Das Verhältnis zwischen der wirksamen Länge der Bürste und seiner Gesamtlänge ist
äusserst günstig. Darüber hinaus ist der konstruktive Aufbau des Bürstenhalters
äusserst einfach. Im Falle, da die Wände zur Führung mit gewöhnlichem Spiel vorgesehen
sind, erzielt man selbst unter aussergewöhnlichen Störurgebedingungen, beispielsweise
wenn eine Lamelle des Kolle&tore abspringt (wenn nämlich die Stabilisierungskraft
ungenügend ist), zumindest das gleiche
Betriebsverhalten wie mit
einem üblichen Bürstenhalter.
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Wenn man die Reibung, die sich den Bewegungen der Bürste in der Richtung
seiner Mittellinie entgegenstellt, zu mindern sucht, so kann nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung die Wand der die Bürste aufnehmenden Tasche, gegen welche
die Bürste von dem die seitliche Tangentialkraft ausübenden Druckelement gedrückt
wird, mit einer Schicht mit niedrigem Reibungskoeffizienten und guter Wärmeleitfähigkeit
bedeckt sein.
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Der durch die hier vorgeschlagene Ausbildung eines solchen Bürstenhalters
erzielte Wirtschaftliche Vorteil besteht vor, allem darin, dass bei Stabilisierung
der Bürste die Oberfläche des Stromwenders unter besseren Bedingungen als bei üblichen
Konstruktionen gehalten wird und dass ferner, wenn diese Oberfläche beispielsweise
auf Grund schlechter atmosphärischer Bedingungen (Luftverunreinigung usw.) schlechter
wird, die Maschine gewöhnlich selbst dann benutzt werden kann, wenn sich der Stromwender
in einem solchen Zustand befindet, dass unter Verwendung von Bürstenhaltern bisher
üblicher Bauweise eine Revision unerlässlich gewesen wäre. Hierdurch werden bei
Verwendung des hier vorgeschlagenen Bürstenhalters Produktionsstillstände vermieden,
die stets von wirtschaftlichen Verlusten begleitet sind, die häufig ein Vielfaches
der unmittelbaren Unterhaltungskostqn ausmachen.
Weitere Merkmale
des mit der Erfindung vorgeschlagenen Bürstenhalters und durch sie erzielte Vorteile
gehen aus der nachstehenden Beschreihizng der Zeichnung hervor, die Bürstenkalter
der erfindungsgemässen Art in zwei beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematischt
veranschaulicht, Die eine bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 1 und 2, die andere
in Fig. 3 und 4 dargestellt, und zwar jeweils in einer Seitenansicht einmal mit
einer neuen Bürste, zum anderen mit einer weitgehend abgenutzten Bürste.
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Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Bürstenhalter von radialer Bauart besitzt
ein Gehäuse 1, in dem eine niischenf-örmige Tasche 2 zur Aufnahme einer Bürste
3 ausgebildet ist. Der Bürstenhalter umfasst ferner einen Druckarm 4, welcher derart
angeordnet ist, um um die Achse 5 schwenken zu können. Zwischen einem im Gehäuse
1 angeordneten Zapfen 6 und einem auf dem Druckarm 4 sitzenden Zapfen 7 ist eine
Feder 8 vorgesehen, die den Kopf 9 des Druckarms 4 gegen die obere Stirnfläche der
Bürste 3 drückt.
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Auf dem Druckarm 4 ist ein um eine Welle 10 schwenkbarer Hebel 11
angeordnet, der mit seinem freien Ende über eine Rolle 12 gegen die Seitenfläche
der Bürste 3 in der Mitte zwischen deren beiden Enden unter Druck aufsitzt. Die
Lage des Hebels 11 Begeh die Bürste 3 wird durch eine Feder 14 sichergestellt, die
zwischen dem Hebel 11 und einem Zapfen 13 befestigt ist. In der an
der
Seite des Hebels 11 gelegenen Wand der Tasche 2 befindet sich eine Aussparung 15,
die der Rolle 12 gestattet, sich in radialer Richtung verschieben zu können.
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Der Druckarm 4 und der Hebel 11 sind derart ausgelegt und bemessen
und ihre Schwenkachsen sind so angeordnet, dass dann, wenn der Kopf 9 des Druckarms
4 sich in der Tasche 2 auf Grund der Abnutzung der Bürste 3 verschiebt, die Rolle
12 des Hebels 11 sich nach unten längs der Bürste 3 über eine Entfernung bewegt,
die etwa der Hälfte der von dem Druckarm . durchlaufenen Strecke beträgt. Der dirkungsbereich
des Hebels auf die Bürste liegt daher stets in einer zu den beiden Enden der Bürste
gleichen Entfernung. In den Fig. 1 urid 2 ist der in radialer Richtung auf die Bürste
ausgeübte Kontaktdruck mit !$, der gegenüber ihm senkrecht wirkende, von
dem Hebel 11 ausgeübte Druck mit FT bezeichnet.
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Fig. 3 und 4 geben einen Bürstenhalter in einer Ausführungsform wieder,
bei der das auf die Seite der Bürste einen Tangentialdruek ausübende Organ eine
Feder ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse des Bürstenhalters mit 21,
die die Bürste aufnehmende Tasche mit 22 und die Bürste selbst mit 23 bezeichnet.
Die den Radialdruck auf die Bürste erzeugende Anordnung ist hier zur yereinfaohung
der Zeichnung nicht darge.:. stellt und kann in üblicher Weise ausgebildet sein;
sie muss lediglioh auf die obere Stirnfläche der Bürste 23 den.notwendigen
Radialdruck
FR ausüben. Die Feder 24 ist in diesem Falle eine U-förmige Feder, die in unbelastetem
Zustand gestreckt ist. Sie kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen und nimmt
im Betriebszustand - wie gesagt - eine U-Form an. Sie ist der sie aufnehmenden Tasche
25 so angepasst, dass ihr einer Schenkel längs der Bürste 23, ihr anderer Schenkel
längs der Wandung 26 der Tasche des'Bürstenhalters zu liegen kommt. Jedes Ende der
Feder 24 ist rechtwinklig abgekröpft, so dass die Feder mit ihrer einen Kröpfung
auf der Bürste 23, mit ihrer anderen Kröpfung auf dem oberen Rand der Wandung 26
des Bürstenhalters aufliegt. Der untere, gekrümmte Bereich 27 der Feder 24 lässt
die Stabilisierungskraft FT entstehen, und dieNerschiebunz des Wirkungsbereichs
in tangentialer Richtung ist bei Abnutzung der Bürste gleich der Hälfte der Verschiebung
der oberen Stirnfläche der Bürste.
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Bei beiden Ausführungsformen ist es möglich, die Wand, gegen welche
die Bürste selbst sich auf Grund der Tangentialkraft FT anlehnt, mit einer Schicht
mit niedrigem Reibungskoeffizienten und hoher Wärmeleitfähigkeit zu belegen. Die
Einheiten der hier beschriebenen Ausführungsformen eines solchen Bürstenhalters
können auch.derart,kombiniert werden, um Bürstenhalter zu erzielen, die entweder
in axialer Richtung oder in tangentialer Richtung oder auch in beiden Richtungen
mehrere Bürstentaschen auf dem gleichem Gehäuse aufweisen.