DE1804290A1 - Schutzeinrichtung an Kommutatoren zum Verhindern einer uebermaessigen Buerstenabnutzung - Google Patents

Description

• Schutzeinrichtung an Kommutatoren zur Verhindern einer tlbermäßtgen Bürstenabnutzung.
• Die Erfindung betrifrt eine Sohutzeinricht;ung an Kommutatoren zum Verhindern einer übermäßigen DUrstenabnutzung, mit in Abhängigkeit von der Biiratenstellung bewegten und bei ein bestimmten Abnutzungsgrad wirksam werdenden Schaltmitteln.
• Es sind Schutzeinrichtungen gegen übermäßige Abnutzung von Kommutatorbürsten bekannt, bei denen durch auf den Vorschub der Bürsten ansprechende Schaltmittel der Betriebsstromkreis des Motors geafftet wird, eobald infolge übermäßiger Bürstenabnutzung eine bestimmte Vorschubstellung der BUrste erreicht iet. Derartige Einrichtungen haben den Nachteil, daß das Abschalten des Motors zu einem unvorhergesehenen Zeitpunkt erfolgt, in dem das Abschalten des Motors aus betrieblichen GrUnden durchaus unerwünscht ein kann.
• Bei anderen bekannten Einrichtungen wird mittels einer optischen Anzeige, z.B. einer mit dem Bürstenvorschub gekoppelten Anzeigemarke, die Voreohubstellung der Bürste und damit deren Abnutzungsgrad angezeigt. Auch diese bekannten Einrichtungen haben jedoch mehrere Nachteile. Die bei ihnen verwendeten besonders ausgebildeten Bürsten und speziellen Bürstenhalterungen können nicht bei beliebigen Motoren üblicher Bauart verwendet werden, sondern mach an Sonderkonstruktionen des Motorgehäuses erforderlich. Ferner kann die Abnutzung der Bürste nur am Motor selbst abgelesen worden; es besteht daher die Gefahr, daß die Ablesung bei schwer zugänglich eingebauten Motoren nioht durchftährbar ist oder aus Bequemlichkeit nicht durchgeführt wird.
• Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab.
• eine Schutzeinrichtung der genannten Art zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht besitzt und die bei mdglichst einfacher Konstruktion eine maximale Sicherheit gegen uberaßige Bürstenabnutzung verbunden mit einer möglichst großen Flexibilität und Anpassungsmöglichkeit an unterscheidliche Betriebserfordernisse bietet.
• Gemäß der Erfindung ist eine Schutzeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Schaltmittel bei Erreichen eine bestimmten Abnutzungsgrades betätigbarer, ein oder mehrere Anzeige- oder Alarmeinrichtungen in Betrieb setzende Stromkreis vorgesehen ist. Diese Einrichtung hat gegenUber den bekannten Einrichtungen mit selbsttätiger Abschaltung des Motors den Vorteil, daß das Abschalten des Motors nioht iwangsläutig in einem unerwünschten Zeitpunkt erfolgt, sondern daß die Betätigung der Anzeige-oder Alarivorriohtung es dem Bedienungspersonal ermöglicht, den zeitpunkt der Stillsetzung des Motors und der Auswechslung der Bürste entsprechend den Betriebserfordernissen zu wählen. Gegenüber den Vorrichtungen mit an der BUrste befestigter Anzeigemarlce bietet die Erfindung den Vorteil, daß der Stromkreis zum Betätigen einer beliebigen Anzahl von beliebig ausgestalteten (z.B.
• optischen oder akustischen) Anzeigeeinrichtungen dienen kann, die all beliebiger Stelle und in belie biger Entfernung vom Motor, z.B. in einer Zentrale zusamengefaßt, angeordnet sein können.
• Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung sind die den Stromkreis betätigerden Schaltmitel so angeordnet, daß der Abnutzungsgrad, bei dem sie den Stromkreis betätigen, um ein bestiimates Maß unter dem maximal zulässigen Abnutzungsgrad der Firste liegt. Hierdurch wird ein ausreichender zeitlicher Spielraum fur die Stillietzung des Motors gewonnen; die Anzeige kann z.B. mehrere Betriebsstunden vor der endgultigen Abnutzung der Bürste erfolgen, so daß mit der Stillsetzung des Motors bis zu einei günstigen Zeitpunkt, z.B. bis zur nächsten routinemäßigen Betriebapause gewartet werden kann.
• Vorteilhafterweise kann zusätzlich zu einer oder mehreren Anzeige- oder Alarmeinriohtungen in an sich bekannter Weise eine Einrichtung au. selbsttätigen Abschalten des Motors vorgesehen sein und ferner im Stromkreis eine Zeitschaltuhr zur Betätigung der Abschalteinrichtung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach Betätigen der Anzeige- oder Alarmeinrichtung angeordnet sein. Hierdurch ist sichergestellt daß es uroh dann nicht zu einer Zerstörung des Motors kommen kann, wenn das die Abnutzung dor Itrat. anzeigende Signal vom Bedienungspersonal übersehen wird. Der Zeitschalter kann z.B. auf mehrere Stunden eingestellt sein. Er kann such alt anderen Schaltern, z.B. mit einer normalen Zeituhr, derart gekoppelt sein, daß die zwischen Anzeige der Bürstenabnutzung und Abschaltung des Motors liegende Zeit variabel ist und die Abschaltung des Motors zu eines betriebsgünstigen Zeitpunkt erfolgt.
• Eine besonders einfache Ausbildung der Einrichtung erhält man, wenn die Schaltmittel zum Betätigen des Stromkreises aus einem gemeinsam mit der Bürste bewegbaren Kontakt und einem bezüglich des Bürsenvorschubs feststehenden Kontakt bestehen. Insbesonders kann der eine Kontakt an der Bürste isoliert betestigt sein und der andere Kontakt aus des von der Bürste bestrichenen Kommutator bestehen.
• Eine besonders bevorzugste Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontakt aus einem in einer Aussparung der Bürste isoliert angeordenten Kontaktstück besteht. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sich die Bürste in ihrer äußeren Gestalt in nichts von üblichen Bürsen zu unterscheiden braucht und in dieselben Halterungsen wie übliche Bürsten eingesetzt werden kann. Die Einrichtung kann daher ohne weiteres bei bereits vorhandenen Motoren nachträglich eingebaut werden, wobei lediglich eine erfindungsgemäß austebildete Durst. eingesetzt und as Klemmenbrett des Motors ein zusätzlicher Anschluß fUr das in die Bürste eingesetzte zusätzliche Kontaktstück vorgesehen zu werden brauaht.
• Das zusätzliche Kontaktstück kann vorteilhafterweise aus demselben Material wie die Bürste selbst bestehen; es kann von dieser durch ein isolierende Trennschicht isoliert sein. Vorteilhafterweise ist jedoch das zusätzliche Kontaktstück an seinem mit dem Kommutator bei abgenutzter Bürste in Kontakt tretenden Ende allseitig durch einen Luttspalt vn der Bürste isoliert, damit das isolierende Trennmaterial nicht mit dem Kommutator in Beruhrung komat und diesen verschmutzen kann.
• Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Kontaktstück aus einem Stück mit der Bürste bestehen und alt dieser Uber eine bei Abnutzung der Bürste zerstörbare Materialbrücke zusammenhängen.
• In diesem Fall muß der an das Kontaktstück angeschlossene Anzeigestromkreis auf das Abtrennen des Kontaktstückes vom direkten Kontakt mit der der Bürste zugefuhrten Gleichspannung und auf die durch den Kontakt mit dem Kommutator verursachte Wechselspannungskomponente ansprechen. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch ihre besondere Einfachheit aus, da die Bürste aus handelzüblichen Bürsten durch einfaches Ausfräsen eines Zapfens und Anbringen eines zusätzlichen Anschlusses an diesen zapfen hergestellt werden kann.
• Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt.
• Fig. 1 zeigt schematisch das Schaltbild eines mit der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung versehenen Elektromotors.
• Fig. 2 zeigt eine am Komutatorring anliegende Bürste gemäß der Erfindung.
• Fig. 3 und 4 zeigen weiters Ausführungsformen der erfindungsgemßen Bürste.
• In Fig. 1 ist lediglich als Beispiel eine Nebensohlußmotor schematisch dargestellts dem an den Klemmen A und B die Spannung für die Läuferwicklung 1 und an den Klemmen C und D die Spannung für die Feldwicklung 2 zugeführt wird.
• In einer der Borsten 3 des Motors ist isoliert ein Kontaktstück X eingesetzt. das mit einer weiteren Klemme AS am Klemmenbrett des Motors verbunden ist.
• Zwischen den Klemmen A und A liegt ein Stromkreis, der aus einem Transformator 5 als Spannungsquelle und einer Signallampe 6 besteht.
• Die Bürste 3 kann in der in Fig. 2 gezeigten Weise ausgebildet sein. Sie besteht aus eines massiven Kohlesttick 7, du in einer Halterung 8 verschiebbar geführt ist und durch eine Feder 9 gegen den Kommutatorring 10 des Motors gedrückt wird. Die Zuleitung fur den Betriebsstrom ist mit 11 bezeichnet.
• In eine Ausnehmung in der BUrste 7 ist ein Kontaktstuck 12 aus leittähigem Material eingesetzt, das von einer Schicht 13 aus eines isolierenden Material umgeben ist. Das Kontaktsttick 12 kann aus beliebigem leitfähigem Material bestehen, vorzugsweise besteht es jedoch ebenfalls aus Bürstenkohle. Es ist durch eine Anschlußleitung 14 mit der Klemme A' (Fig. 1) verbunden.
• Im normalen Betriebszustand sind die Klemmen A und A' durch die isolierende Schicht 13 getrennt, so daß durch die Signallampe 6 kein Strom fließt.
• Mit fortschreitender Abnutzung der Bürste wird ein Punkt erreicht, an d¢t dttrch, die Schleifwirkung des' Kommutators 10 die du untere ende des Kontakt.
• stückes 12 von der BUrste 7 trennende Isolierschicht abgerieben ist und das Kontaktstück 12 unmittelbar am Kommutatorring 10 anliegt. Der Kommutatorring lo stellt nun eine leitende Verbindung zwischen den Xlemmen A und Al her, sa daß durch die Signallampe 6 ein Strom fließt u-nd diese somit die bevorstöhende völlige Abnutzung der Bürste anzeigt.
• Je nach der Länge und Anordnung des Kontanktstückes 12 kann dieser Zeitpunkt um mehrere Betriebsstunden vor der endgültigen Abnutzung der Bürste liegen, so daß man die Möglichkeit hat, den Zeitpunkt der Stillsetzung des Motors entsprechend den betrieblichen Erfordernissen zu wählen.
• Anstelle oder zusätzlich zu der Signallampe 6 kann in dem Stromkreis zwischen den Kle-en A und A eine akustische Anzeigeeinrichtung 15 undXoder ein durch ein Relais 16 betätigbarer Schalter 17 zum Abschalten des Motors angeordnet sein. Dabei kann man durch Verwendung einem mit Verzögerungen arbeitenden Relais bzw. einer Zeitschaltuhr dafür sorgen, daß das zwangsläufige Abschalten des Motors erst einige Zeit nach der Betätigung der Signaleinrichtung 6 und/oder 15 erfolgt, so daß das Betriebspersonal normalerweise genügend Zeit hat, den Motor Zu einem gewünschten Zeitpunkt stillzusetzen und die zwangsweise Abschaltung nur bei Unaufmerksamkeit des Bedienungspersonales als letzte Sicherheitsmaßnahme zum Zuge kommt.
• B.i der Konstruktion der Bürste gemäß Fig. 2 kann es nachteilig sein, das das Material der Isolierschicht 13 mit dem Kommutatorring 10 in Berühung kost und von diesem abgerieben wird. Dies kann bei ungünstiger Wahl des Isoliermaterials zu einer Verschmutzung des Kommutatorringes führen.
• Dieser Nachteil wird bei der Ausführungsform gem Fig. 3 vermieden. Hier Ist das Kontaktstück 22 von der Bürste 7 durch einem Luftspalt 23 getrennt und wird nur an seinem oberen Ende durch eine isolierende Befestigungsbuchse 24 gehalten. Falls auch hier für das Kontaktstüclc 22 Bürstenkohle verwendet wird, braucht der Kommutator mit keinem anderen Material in Beruhrung zu kommen.
• Bei der in Fig; 4 geteigten weiteren Ausführungsform hängt des Kontaktstück 18 einstücking mit der Bürste 7 zusammen und besteht aus einem durch eine zylindrische Ausfräsung 19 aus der BUrste 7 gebildeten Zapfen. Am oberen Endo ist in die Ausfräsung 19 eine isolierende Halterungsbuchse 20 eingesetzt, die das Kontaktstück 18 auch dann fasthält, wenn an dessen unterem Ende der Zusammenhang mit der Bürste 7 durchgetrennt wird.
• Bei Verwendung dieser Buchse besteht im normalen Betriebszustand eine leitende Verbindung zwischen den Klemmen A-und A', so daß die Klemme A' auf der der Bürste 7 zugeführten Gleichspannung liegt. Ist die Abnutzung der Bürste soweit vorgeschritten, daß die du Kontaktstück 18 mit der borate 7 verbindende Materialbrücke zerstört ist, so wird die unmittelbare leitende Verbindung zwischen der Borate 7 und dem Kontaktstück 18 unterbrochen und eine leitende Verbindung findet nur noch ueber dem Kommutatorring statt.
• Dies bedeutet, daß an der Klemme A' eine Wechselspannungskomponente vorhanden ist. Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung muß daher so abgeändert werden, daß der Signal- bzw. Schalteinrichtung 6, 15, 16 geeignet Schaltmittel, die auf eine an der Klemme A vorhandene Wechselspannung ansprechen, vorgeschaltet sind.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Schutzeirichtung an Kommutatoren zum Verhindern einer Ubermäßigen BUrstenabnutsung, mit in Abhängigkeit von der Bürstenstellung bewegten und bei einem bestimmten Abnutzungsgrad wirksam werdenden Schaltmitteln, dadurch g e k e n n z e i o h n e t, daß ein duroh die Schaltmittel bei Erreichen eines bestimmten Abnutzungsgrades betätigbarer, ein oder mehrere Anzeige- oder Alarmeinrichtungen in Betrieb setzender Stromkreis vorgesehen ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die den Stromkreis betätigenden Schaltmittel bo angeordnet sind, daß der Abnutzungsgrad, bei dem sie den Stromkreis betätigen, um ein bestimmtes Maß unter detn maximal zulässigen Abnutzung grad der BUrste liegt.

3. Schutzeirichtung nach Anspruch 1 oder e, daduroh g e k e n n z e i o h n e t, daß zusätzlich zu einer oder mehreren Anzeige- oder Alarmeinrichtungen in an sich bekannter Weise eine Einrichtung zum selbattätigen Abschalten des Motors vorgesehen ist und ferner im Stroicreis eine Zeitschalter zum Betätigen der Abschalteinrichtung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach Betätigen der Anseige- oder Alarmeinriohtung angeordnet ist.

4. Schutzeinrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch g e k e n n r e i o h n e t, daß die Schaltmittel aus einem gemeinsam mit der Bürste bewegbaren Kontakt und einem bezüglich des $Bürstenvorschubs feststehenden Kontakt bestehen.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch X, dadurch g e -k o n n z e i o h n e t, daß der eine Kontakt an der BUrste isoliert befestigt ist und der anders Kontakt der von der Bürste bestrichene Kommutator ist.

6. Schutzeirichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n 2 e i c h n e t, daß der eine Kontakt als in einer Aussparung der Bürste isoliert angeordnetes Kontaktstück ausgebildet ist.

7. Schutzeirichtung nach Anspruch 6, dadurch g o k e n n s e i o h'n e t, daß du Kontaktstück an seinem mit dem Kommutator bei abgenutzter Bürste in Kontakt tretenden Ende allseitig durch einen Luftspalt von der Burste getrennt list.

8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i o h n e t, daß das KontaktstUck aus einem Stuck mit der BUrste besteht und mit dieser Uber eine bei Abnutzung der Bürste zerstörbare Materialbrücke zusammenhängt.

L e e r s e i t e