DE19619728B4

DE19619728B4 - Plug brush holder of an electric machine and a device and method for monitoring brushes

Info

Publication number: DE19619728B4
Application number: DE1996119728
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Klaar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: DE19619728A1

Abstract

Steckbürstenhalter (21) für elektrische Maschinen mit Schleifringen mit einem Gehäuse (1), in dem eine Bürste (2) gegen eine Federkraft verschieblich angeordnet ist und in Kontakt mit einem Schleifring (3) bringbar ist, und mit einer pneumatisch betätigbaren Hubeinrichtung (4), durch die die Bürste (2) vom Schleifring (3) abhebbar ist und die über eine Austrittsöffnung (18) mit einem Druckgasanschluß (32) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet daß die Austrittsöffnung (18) abhängig von einer verschleißbedingten Lageveränderung der Bürste (2) durch ein Sperrelement (17), das zum Folgen der verschleißbedingten Lageveränderung der Bürste (2) mit der Bürste (2) verbunden ist, verschließbar oder freigebbar ist.Plug-in brush holder (21) for electrical machines with slip rings with a housing (1), in a brush (2) slidably disposed against a spring force and in contact with a slip ring (3) can be brought, and with a pneumatic actuated Lifting device (4), through which the brush (2) from the slip ring (3) can be lifted is and the over an outlet opening (18) with a compressed gas connection (32) is connected, characterized in that the outlet opening (18) dependent from a wear-related change of position the brush (2) by a blocking element (17), to follow the wear-related change of position the brush (2) with the brush (2) is connected, lockable or is releasable.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Steckbürstenhalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Einrichtung sowie auf ein Verfahren zum Überwachen wenigstens einer Bürste, insbesondere einer Kohlenbürste.The The invention relates to a plug brush holder according to the preamble of claim 1 and to a device and a method to monitor at least one brush, in particular a carbon brush.

Es sind elektrische Maschinen, insbesondere Generatoren, bekannt, die eine Feldwicklung auf dem Läufer aufweisen. Der Erregerstrom der Feldwicklung wird über Schleifringe mit Kohlenbürsten zugeführt. Die Höhe des Erregerstroms ist bei Generatoren, die zur Energieversorgung dienen, von der benötigten Scheinleistung abhängig. Für eine möglichst gute Übertragung des Erregerstromes durch die Kohlenbürsten ist eine bestimmte spezifische Strombelastung der Bürsten erforderlich. Entsprechend dem Bedarf des Energiestromes müssen Kohlenbürsten aufgesetzt oder abgehoben werden. Die Bürstenbesetzung wird entsprechend der Empfehlung des Herstellers eines Generators und der Vorgabe der Betriebsführung manuell verändert. Um die Kohlenbürsten manuell aufsetzen oder abheben zu können, ist es bekannt, die Kohlenbürsten in so genannte Steckbürstenhalter einzusetzen. Bei der manuellen Betätigung der Steckbürstenhalter sind besondere Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen, da eine Betätigung der Steckbürstenhalter während des Betriebes eines Generators erfolgt.It Are electrical machines, in particular generators, known, the a field winding on the runner exhibit. The excitation current of the field winding is via slip rings supplied with carbon brushes. The Height of Excitation current is generators that serve for energy supply, from the needed Apparent power dependent. For one preferably good transmission the excitation current through the carbon brushes is a certain specific current load the brushes required. Coal brushes have to be put on according to the demand of the energy flow or lifted off. The brush occupation is according to the recommendation of the manufacturer of a generator and the specification of the management changed manually. To the carbon brushes It is known to be able to put on or take off the carbon brushes so-called plug brush holder use. During manual operation of the plug brush holder special safety aspects have to be taken into account, since an actuation of the Plug-in brush holder while the operation of a generator takes place.

Ein gattungsgemäßer Steckbürstenhalter mit Bürstenhebevorrichtung ist in der DE 1 763 870 beschrieben. Dabei werden die Bürsten in einem Hohlkörper geführt, wobei dem Hohlkörper ein Druckgas zugeführt wird, das der Steuerung des Anpressdruckes an den Schleifring bzw. an den Kommutator dient. A generic plug brush holder with brush lifting device is in the DE 1 763 870 described. The brushes are guided in a hollow body, wherein the hollow body, a compressed gas is supplied, which serves to control the contact pressure to the slip ring or to the commutator.

In der US 4,567,414 A wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer Vielfach-Bürstenhalterung einer elektrischen Maschine durch Erfassung wenigstens eines Arbeitsparameters der elektrischen Maschine, um mit einer Fluidsteuerung Druck auf die Bürsten auszuüben oder dieselben zurückzuziehen, beschrieben. Dabei ist eine Verarbeitungs und Steuereinheit vorgesehen, um von einem oder mehreren Sensoren, einschließlich einem Maschinenstromsensor, erfasste Signale zu verarbeiten und Steuersignale an eine oder mehrere Steuereinrichtungen zu liefern.In the US 4,567,414 A For example, an apparatus for controlling a multiple brush holder of an electric machine by detecting at least one working parameter of the electric machine to apply pressure to or retract the brushes with fluid control is described. A processing and control unit is provided to process signals detected by one or more sensors, including a machine current sensor, and to provide control signals to one or more controllers.

Die in einem Generator verwendeten Kohlenbürsten unterliegen einem Verschleiß. Der Verschleiß der Kohlenbürsten tritt aufgrund von Reibung während der Relativbewegung zwischen der Kohlenbürste und dem Schleifring auf, wenn die Bürste am Schleifring anliegt. Eine verschlissene Kohlenbürste, die nicht mehr vollständig oder gar nicht mehr mit dem Schleifring in Kontakt ist, führt zu einer erhöhten Strombelastung der anderen Kohlenbürsten. Der Verschleiß einer Kohlenbürste darf einen Maximalwert nicht überschreiten. Es ist bekannt, daß der Verschleiß einer Kohlenbürste anhand einer manuellen Prüfung festgestellt wird. Eine solche Prüfung ist relativ aufwendig. Werden die vom Hersteller gemachten Vorgaben durch das Betriebspersonal nicht ordnungsgemäß eingehalten, so kann es zu erheblichen Schäden und Stillständen der elektrischen Maschinen kommen. Insbesondere bei Generatoren, die zur öffentlichen Energieversorgung verwendet werden, sind Stillstände solcher Generatoren mit erheblichen wirtschaftlichen Verlusten verbunden.The Carbon brushes used in a generator are subject to wear. The wear of the carbon brushes occurs due to friction during the relative movement between the carbon brush and the slip ring, if the brush abuts the slip ring. A worn carbon brush, the not complete anymore or not at all with the slip ring in contact, leads to a increased current load the other carbon brushes. The wear of a carbon brush may not exceed a maximum value. It is known that the Wear a carbon brush by means of a manual test is detected. Such a test is relatively expensive. Are the specifications made by the manufacturer by the operating personnel not properly observed, so it can cause significant damage and stoppages the electrical machines are coming. Especially with generators, to the public Energy supply are used, shutdowns of such generators with considerable economic losses.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Steckbürstenhalter für elektrische Maschinen mit Schleifringen zu schaffen, durch den die Gefahr von Schäden an der Maschine verringert wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Überwachen wenigstens einer Bürste, insbesondere einer Kohlenbürste, anzugeben, durch die insbesondere der Verschleiß der Bürsten überwacht wird. Ferner soll ein Verfahren angegeben werden, welches ein Überwachen wenigstens einer Bürste einer elektrischen Maschine mit Schleifringen ermöglicht.Of these, The present invention is based on the object, a plug brush holder for electrical To create machines with slip rings, through which the danger of damage is reduced at the machine. Another object of the invention is there, a device for monitoring at least a brush, especially a carbon brush, specify, in particular by the wear of the brush is monitored. Furthermore, should a method may be provided which comprises monitoring at least one of brush an electric machine with slip rings allows.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Steckbürstenhalter mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine Einrichtung zum Überwachen wenigstens einer Bürste ist Gegenstand des Anspruches 15. Zum Erreichen der weiteren Ziele der Erfindung wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 23 vorgeschlagen. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The Task is achieved by a plug brush holder solved with the features of claim 1. A device for monitoring at least one brush is the subject of claim 15. To achieve the other objectives The invention is a method with the features of the claim 23 proposed. Advantageous further refinements and developments are the subject of the dependent Claims.

Der erfindungsgemäße Steckbürstenhalter für elektrische Maschinen mit Schleifringen zeichnet sich dadurch aus, daß er ein Gehäuse aufweist, in dem eine Bürste gegen eine Federkraft verschieblich anordbar und in Kontakt mit einem Schleifring bringbar ist. Der Steckbürstenhalter weist eine selbsttätig wirkende Hubeinrichtung auf, durch die die Bürste vom Schleifring abhebbar ist. Durch die selbsttätig wirkende Hubeinrichtung ist eine manuelle Bedienung der Steckbürstenhalter nicht mehr erforderlich. Hierdurch wird eine Beschädigung der elektrischen Maschine vermieden, da nunmehr durch eine entsprechende Ansteuerung der Hubeinrichtung die Vorgaben hinsichtlich der Betriebsführung der elektrischen Maschine automatisch realisiert werden können. Durch die selbsttätig wirkende Hubeinrichtung des Steckbürstenhalters wird auch der Betrieb einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Generators, gesichert da mögliche Fehlhandhabungen des Steckbürstenhalters, wie dies nach dem Stand der Technik möglich war, nicht mehr eintreten können. Bei der Hubeinrichtung zum Abheben einer Bürste vom Schleifring einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Generators, handelt es sich vorzugsweise um eine Zylinder/Kolben-Einheit. Die Zylinder/Kolben-Einheit wird, gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken, pneumatisch betrieben. Üblicherweise steht in größeren Betrieben, wie dies bei Stromerzeugungsbetrieben der Fall ist, eine Pneumatikquelle bzw. ein Druckluftleitungsnetz zur Verfügung, so daß die pneumatisch wirkenden Zylinder/Kolben-Einheiten an das vorhandene Druckluftnetz anschließbar sind.The plug brush holder according to the invention for electrical machines with slip rings is characterized in that it comprises a housing in which a brush against a spring force can be arranged displaceably and in contact with a slip ring can be brought. The plug brush holder has an automatically acting lifting device, by which the brush is lifted from the slip ring. The self-acting lifting device manual operation of the plug brush holder is no longer required. As a result, damage to the electrical machine is avoided, since now the specifications regarding the operation of the electrical machine can be automatically realized by a corresponding control of the lifting device. By the self-acting lifting device of the plug brush holder and the operation of an electrical machine, in particular a generator, secured as possible misuse of the Plug brush holder, as was possible in the prior art, can no longer occur. In the lifting device for lifting a brush from the slip ring of an electric machine, in particular a generator, it is preferably a cylinder / piston unit. The cylinder / piston unit is, according to a further advantageous idea, operated pneumatically. Usually, in larger operations, as is the case with power generation companies, a pneumatic source or a compressed air line network is available, so that the pneumatically acting cylinder / piston units can be connected to the existing compressed air network.

Um die Bürste vom Schleifring abheben zu können, wird ein Steckbürstenhalter vorgeschlagen, der ein Übertragungselement aufweist, das mit seinem einen Ende mit dem Kolben der Zylinder/Kolben-Einheit und mit seinem anderen Ende mit einer Bürste verbindbar ist. Um das Gewicht des Übertragungselementes möglichst gering zu halten, wird ein hülsenförmig ausgebildetes Übertragungselement vorgeschlagen. Durch die Verwendung eines hülsenförmigen Übertragungselementes kann die bekannte Ausgestaltung des Steckbürstenhalters beibehalten werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steckbürstenhalters können bereits sich im Einsatz befindende Steckbürstenhalter nachgerüstet werden.Around the brush to be able to lift off the slip ring, becomes a plug brush holder proposed, which is a transmission element having, with its one end to the piston of the cylinder / piston unit and connectable to a brush with its other end. To that Weight of the transmission element preferably to keep low, a sleeve-shaped transmission element is proposed. By the use of a sleeve-shaped transmission element the known configuration of the plug brush holder can be maintained. Due to the inventive design of the Plug-in brush holder can already in use plug-in brush holder be retrofitted.

Zur Verbindung des Übertragungselementes mit einer Bürste weist das Übertragungselement einen Stift auf, der mit einer Bürste verbindbar ist. Der Stift weist eine quer zu seiner Längserstreckung verlaufende Ausnehmung auf. In die Ausnehmung ragt ein Befestigungselement wenigstens teilweise hinein. Das Befestigungselement, bei dem es sich vorzugsweise um einen Splint handelt, ist in einer in der Bürste ausgebildeten Durchgangsbohrung angeordnet. Die Durchgangsbohrung wird von einer im wesentlichen quer zu dieser verlaufenden Sacklochbohrung durchdrungen. In die Sacklochbohrung greift der am Übertragungselement angeordnete Stift ein. Zur Sicherung des Befestigungselementes in der Bürste wird vorgeschlagen, daß Befestigungselement bogenförmig gekrümmt auszubilden. Der Krümmungsradius des Befestigungselementes ist dabei so bemessen, daß das Befestigungselement mit einer Vorspannung in die Durchgangsbohrung der Bürste einbringbar ist.to Connection of the transmission element with a brush has the transmission element put a pen on with a brush is connectable. The pin has a transverse to its longitudinal extent extending recess on. In the recess protrudes a fastener at least partially into it. The fastener in which it is preferably a sapwood is formed in a brush in the Through hole arranged. The through hole is from a penetrated essentially transversely to this extending blind hole. In the blind hole engages the arranged on the transmission element Pen on. To secure the fastener in the brush is suggested that fastener arc bent train. The radius of curvature the fastener is dimensioned so that the fastener with a bias in the through hole of the brush can be introduced is.

Die Bürste wird zur Anlage an einen Schleifring, vorzugsweise durch die Federkraft eines Federelementes, gebracht. Bei dem Federelement handelt es sich um eine Druckfeder. Der Vorteil einer Druckfeder ist der, daß beim Bruch einer Federwicklung die übrigen Wicklungen der Druckfeder weiterhin eine Kraft auf die Bürste ausüben. Um einen relativ kompakten Aufbau des Steckbürstenhalters zu erzielen, wird vorgeschlagen, daß das Federelement im Zylinder der Zylinder/Kolben-Einheit angeordnet ist. Das Federelement ist dabei auf der dem Übertragungselement gegenüberliegenden Fläche des Kolbens angeordnet. Das Federelement stützt sich mit seinem einen Ende an einer Zylinderstirnfläche und mit seinem anderen Ende an dem Kolben ab. Zum Abheben des Kolbens kann bei Bedarf der Kolben pneumatisch mit Druckluft gegen die Feder gedrückt werden. Der Kolben drückt die Feder soweit zusammen, bis die Bürste keinen Kontaktdruck mehr mit dem Schleifring hat. Bevorzugt ist ein Steckbürstenhalter, der ein Hubbegrenzungselement aufweist. Das Hubbegrenzungselement begrenzt den Kolbenweg, so daß die am Übertragungselement befestigte Kohlenbürste soweit abgehoben wird, bis kein Kontakt mehr zum Schleifring besteht. Das Hubbegrenzungselement wird von dem Federelement umgeben.The brush is for contact with a slip ring, preferably by the spring force a spring element brought. The spring element is a compression spring. The advantage of a compression spring is that at break a spring winding the rest Windings of the compression spring continue to exert a force on the brush. Around To achieve a relatively compact construction of the plug brush holder is suggested that the Spring element arranged in the cylinder of the cylinder / piston unit is. The spring element is on the opposite side of the transmission element area arranged the piston. The spring element is supported by its one end on a cylinder end face and with its other end on the piston off. To lift off the piston If necessary, the piston can pneumatically with compressed air against the spring depressed become. The piston presses the spring together until the brush no longer contact pressure with the slip ring. Preferred is a plug-in brush holder, the having a Hubbegrenzungselement. The stroke limiting element limited the piston stroke, so that the on the transmission element attached carbon brush as far as lifted, until there is no contact with the slip ring. The Hubbegrenzungselement is surrounded by the spring element.

Nach einem anderen erfinderischen Gedanken wird eine Einrichtung zum Überwachen wenigstens einer Bürste, insbesondere einer Kohlenbürste, einer elektrischen Maschine mit Schleifringen vorgeschlagen. Die Einrichtung weist eine Bürste auf, die gegen eine Federkraft verschieblich und in Kontakt mit einem Schleifring bringbar ist. Die Einrichtung weist ein mit der Bürste verbundenes Sperrelement auf. Das Sperrelement ist mit der Bürste so verbunden, daß dieses die Verschleiß bedingte Lageveränderung der Bürste mitmacht. Hat das Sperrelement einen vorgegebenen Verschiebeweg der Bürste zurückgelegt, so gibt dieses eine Austrittsöffnung einer Druckgasleitung frei. Der vorgegebene Verschiebeweg entspricht dabei dem maximal zulässigen Verschleiß der Bürste. Statt die Austrittsöffnung einer Druckgasleitung freizugeben kann das Sperrelement die Austrittsöffnung verschließen. Die Einrichtung umfaßt ferner eine Auswerteeinheit, die den Druck oder eine Druckänderung in der Druckgasleitung mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht. Durch die Verwendung einer Druckgasleitung ist die Verlegung zusätzlicher elektrischer Leitungen nicht erforderlich, wie dies beispielsweise bei Überwachungseinrichtungen, die optisch, elektrisch oder magnetisch arbeiten der Fall ist. Die Druckgasleitung ist vorzugsweise eine flexible, elektrisch isolierte Leitung. Die Überwachung einer Bürste nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag erfolgt mit hoher Sicherheit, da die elektromagnetischen Felder der elektrischen Maschine keinen Einfluß auf die Funktion der Einrichtung haben.To Another inventive idea is a means for monitoring at least one brush, in particular a carbon brush, a proposed electric machine with slip rings. The device has a brush on, slidable against a spring force and in contact with a slip ring can be brought. The device has a with the brush connected blocking element. The blocking element is so with the brush connected that this the wear conditional change of position the brush participates. Has the blocking element a predetermined displacement the brush covered, so this gives an outlet opening of a compressed gas line free. The predetermined displacement corresponds to the maximum permissible Wear the Brush. Instead of the outlet release a compressed gas line, the blocking element can close the outlet opening. The Device includes Further, an evaluation unit, the pressure or a pressure change in the compressed gas line with a predetermined setpoint compares. By using a compressed gas line, the installation is additional Electric lines not required, as for example in monitoring devices, which is the case optically, electrically or magnetically. The Compressed gas line is preferably a flexible, electrically insulated Management. The supervision a brush according to the proposal of the invention takes place with high security, as the electromagnetic fields the electric machine have no influence on the function of the device.

Die Einrichtung weist vorzugsweise einen Steckbürstenhalter auf, der entsprechend den vorstehenden Ausführungen aufgebaut ist. Bei der Verwendung eines solchen Steckbürstenhalters in einer Einrichtung zum Überwachen wenigstens einer Bürste ist das Sperrelement gleichzeitig der Kolben der Zylinder/Kolben-Einheit. Wird beispielsweise die Zylinder/Kolben-Einheit mit einem Druck beaufschlagt; so hebt der Kolben die Bürste vom Schleifring ab, wenn dieser nicht vollständig vor der Austrittsöffnung der Druckgasleitung liegt. Verschließt der Kolben die Austrittsöffnung der Druckgasleitung, so tritt kein Druckgas in den Zylinder ein. Durch die Verwendung geeigneter Meßinstrumente wie z.B. einem Drucksensor oder einem Volumenmeter kann festgestellt werden, ob ein Druckgas in den Zylinder der Zylinder/Kolben-Einheit eindringt oder nicht. Hierdurch ist eine einfache Überprüfungsmöglichkeit realisierbar, die eine Aussage darüber ermöglicht, ob die Bürste bereits ihren maximalen Verschleiß erreicht hat oder nicht. Durch geeignete Ausgestaltung des Sperrelementes und der Austrittsöffnung kann aus der zeitlichen Druckänderung in der Druckgasleitung der Verschleißgrad der Bürste abgeleitet werden.The device preferably has a plug brush holder, which is constructed according to the above statements. When using such a plug brush holder in a device for monitoring at least one brush, the blocking element is at the same time the piston of the cylinder / piston unit. For example, if the cylinder / piston unit is pressurized; Thus, the piston lifts the brush from the slip ring, if this is not completely in front of the outlet opening of the compressed gas line. If the piston closes the outlet opening of the compressed gas line, no compressed gas enters the cylinder. By using suitable measuring instruments such as a pressure sensor or a volume meter can be determined whether a compressed gas penetrates into the cylinder of the cylinder / piston unit or not. In this way, a simple possibility of checking can be realized, which allows a statement as to whether the brush has already reached its maximum wear or not. By suitable design of the blocking element and the outlet opening, the degree of wear of the brush can be derived from the temporal pressure change in the compressed gas line.

Bevorzugt ist eine Ausbildung einer Einrichtung zum Überwachen wenigstens einer Bürste, bei der jede Zylinder/Kolben-Einheit mit einer gesonderten Druckgasleitung verbunden ist. In jeder dieser Druckgasleitungen ist ein Druckmesser angeordnet, dessen Meßausgang mit der Auswerteeinheit verbunden ist. Neben einem Druckmesser ist in jeder Druckgasleitung ein Druckventil, vorzugsweise ein Dreiwege-Ventil, angeordnet. Das Druckventil ist durch ein von der Auswerteeinheit erzeugbares Signal ansteuerbar. Hierzu wird ein elektromagnetisch oder elektromotorisch betätigbares Druckventil vorgeschlagen. Das Druckventil bewirkt eine Entlüftung der Zylinder/Kolben-Einheit, so daß eine Bürste zur Wiederanlage an den Schleifring bringbar ist.Prefers is an embodiment of a device for monitoring at least one Brush, at each cylinder / piston unit with a separate compressed gas line connected is. In each of these compressed gas lines is a pressure gauge arranged, the measuring output connected to the evaluation unit. In addition to a pressure gauge is in each compressed gas line a pressure valve, preferably a three-way valve, arranged. The pressure valve is through one of the evaluation unit triggerable signal. For this purpose, an electromagnetic or electromotive actuated Pressure valve proposed. The pressure valve causes a vent of the Cylinder / piston unit, so that a brush for reinvestment can be brought to the slip ring.

Die Einrichtung ist nicht nur zum Überwachen wenigstens einer Bürste geeignet, sondern auch zum Abheben von und Aufsetzen der Bürsten an Schleifringe verwendbar. Hierdurch kann für eine optimale Übertragung des Stromes über die Kohlenbürsten eine bestimmte Anzahl der Kohlenbürsten auf Schleifringe aufgesetzt oder von diesen abgehoben werden. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da nun nicht mehr, wie bisher manuell der Steckbürstenhalter aufgesetzt werden muß, sondern automatisch folgen kann. Hierdurch wird auch ein mögliches Verletzungsrisiko des Bedienpersonals verringert.The Setup is not just for monitoring at least one brush suitable, but also for lifting and putting on the brush Slip rings usable. This allows for optimal transmission the stream over the carbon brushes put a certain number of carbon brushes on slip rings or be lifted off these. This is especially so advantageous because now no longer, as previously manually the plug brush holder must be set up but can automatically follow. This will also be a possible Risk of injury to operating personnel is reduced.

Zum Überwachen wenigstens einer Bürste, insbesondere einer Kohlenbürste, einer elektrischen Maschine mit Schleifringen wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Bürste bzw. die Bürsten zu einem Schleifring hinbewegt und mit diesem in Kontakt gebracht wird oder werden. Jede Bürste ist mit einem Sperrelement verbunden, das einen verschleißbedingten dem Verschiebeweg der Bürste proportionalen Weg zurücklegt. Das Sperrelement gibt eine Austrittsöffnung einer Druckgasleitung frei oder verschließt diese, wenn der Weg des Sperrelementes einen vorgegebenen Sollweg überschreitet. Nach dem Verfahren wird auch vorgeschlagen, den Druck in der Druckgasleitung zu messen und/oder eine Druckänderung in der Druckgasleitung zu ermitteln. Der Druck bzw. die Druckänderung in der Druckgasleitung wird mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und, für den Fall, daß die Abweichung zwischen dem gemessenen bzw. ermittelten Wert und dem Sollwert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird ein Signal erzeugt.To monitor at least one brush, in particular a carbon brush, an electric machine with slip rings becomes a procedure proposed in which the brush or the brushes moved to a slip ring and brought into contact with this will or will. Every brush is connected to a blocking element, which is a wear-related the displacement of the brush travels proportional way. The blocking element is an outlet opening of a compressed gas line free or closed this, when the path of the blocking element exceeds a predetermined Sollweg. After the process is also proposed, the pressure in the compressed gas line to measure and / or a pressure change to determine in the compressed gas line. The pressure or the pressure change in the compressed gas line is compared with a predetermined setpoint and for the case that the Deviation between the measured or determined value and the setpoint exceeds a predetermined limit, a signal is generated.

Um den Zustand einer Bürste beurteilen zu können, wird vorgeschlagen, daß innerhalb vorgegebener Zeitintervalle der Druck in der Druckgasleitung gemessen und/oder eine Druckänderung in der Druckgasleitung ermittelt wird. Aus den so gewonnenen Daten kann der Verlauf des Verschleißes einer Bürste ermittelt werden. Wird zur Überwachung wenigstens einer Bürste die Ermittlung der Druckänderung in der Druckgasleitung herangezogen, so wird vorzugsweise die Zeitspanne gemessen, in der sich eine vorgegebene Druckdifferenz einstellt und diese Zeitspanne mit einer vorgegebenen Sollzeitspanne verglichen. Liegt der Kolben, der als Sperrorgan wirkt, an der Austrittsöffnung der Druckgasleitung an, so ist der zeitliche Verlauf der Druckdifferenz steiler als für den Fall, daß das Sperrelement die Austrittsöffnung der Druckgasleitung nicht begrenzt.Around the condition of a brush to be able to judge it is suggested that within predetermined time intervals, the pressure in the compressed gas line measured and / or a pressure change is determined in the compressed gas line. From the data thus obtained can the course of wear a brush be determined. Will for monitoring at least one brush the determination of the pressure change used in the compressed gas line, so preferably the time period measured, in which sets a predetermined pressure difference and compared this time period with a predetermined target time period. Is the piston, which acts as a blocking member, at the outlet opening of the Gas line, so is the time course of the pressure difference steeper than for the Case, that Blocking element, the outlet opening the compressed gas line is not limited.

Zweckmäßigerweise werden die einzelnen Zylinder/Kolben-Einheiten nacheinander betätigt, wodurch sichergestellt ist, daß stets ein Erregerstrom zur Feldwicklung geleitet wird. Die Zylinder/Kolben-Einheit einer Bürste wird dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitintervall betätigt.Conveniently, the individual cylinder / piston units are actuated sequentially, whereby it is ensured that always an excitation current is conducted to the field winding. The cylinder / piston unit a brush is preferably dependent operated by a predetermined time interval.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken wird bei dem Verfahren vorgeschlagen, daß die Zylinder/Kolben-Einheit einer Bürste betätigt wird, deren Betriebszeit im Vergleich zu anderen Bürsten am größten ist. Hierbei wird dem Umstand Rechnung getragen, daß mit der Betriebszeit der Verschleiß einer Bürste steigt. Die Auswahl der Bürste, die überprüft werden soll, erfolgt so, daß für jede Bürste die Zeitspannen in denen die Bürste von Schleifring abgehoben ist, gemessen und aufsummiert werden. Für jede Bürste wird eine spezifische Betriebszeit gebildet, die sich aus der Differenz zwischen der Betriebszeit der Bürste und den aufsummierten Zeitspannen zu einem bestimmten Zeitpunkt ergibt.According to one further advantageous idea is proposed in the method that the cylinder / piston unit of a brush is actuated, whose Operating time is greatest compared to other brushes. Here is the Circumstance taken into account that with the operating time of the wear of a brush increases. The selection of the brush, to be checked should be done so that for each brush the time periods in which the brush lifted from slip ring, measured and summed up. For every brush is a specific operating time is formed, resulting from the difference between the operating time of the brush and the accumulated time spans at a specific time results.

Die Höhe des Erregerstromes eines Generators ist von der benötigten Leistung abhängig. Für die optimale Übertragung des Stromes über die Kohlenbürsten ist eine bestimmte spezifische Strombelastung der Bürsten erforderlich. Entsprechend des Erregerstrombedarfs werden Kohlenbürsten aufgesetzt oder vom Schleifring abgehoben. Es wird daher vorgeschlagen, die Strombelastung einer jeden dem Schleifring anliegenden Bürste mit einer zulässigen Strombelastung eine Bürste zu vergleichen und soviele weitere Bürsten in Kontakt mit dem Schleifring zu bringen, daß die Strombelastung einer jeden Bürste geringer ist als der vorgegebene Strombelastungswert.The magnitude of the exciter current of a generator depends on the required power. For optimal transmission of the current through the carbon brushes, a certain specific current load on the brushes is required. Depending on the excitation current requirement, carbon brushes are put on or lifted off the slip ring. It is therefore proposed to compare the current load of each brush applied to the slip ring with a permissible current load a brush and so To bring many more brushes in contact with the slip ring, that the current load of each brush is less than the predetermined current load value.

Weitere Merkmale und Vorteile des Steckbürstenhalters und der Einrichtung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:Further Features and Benefits of the Plug Brush Holder and the device are based on the illustrated in the drawing embodiments explained. Show it:

1 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steckbürstenhalters in der Vorderansicht im Vollschnitt, 1 A first embodiment of a plug brush holder in the front view in full section,

2 eine Seitenansicht von links des Steckbürstenhalters nach 1, 2 a side view from the left of the plug brush holder 1 .

3 die Verbindung einer Kohlenbürste mit dem Steckbürstenhalter, 3 the connection of a carbon brush with the brush holder,

4 eine Kohlenbürste, 4 a carbon brush,

5 schematisch den Aufbau einer Einrichtung zum Überwachen wenigstens einer Bürste, 5 FIG. 2 schematically shows the structure of a device for monitoring at least one brush, FIG.

6 den Verlauf eines Differenzdruckes in Abhängigkeit von der Zeit und 6 the course of a differential pressure as a function of time and

7 schematisch die Stellung der Bürsten bei einer zyklischen Überwachung. 7 schematically the position of the brushes in a cyclic monitoring.

In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steckbürstenhalters 21 im Vollschnitt dargestellt. Der Steckbürstenhalter 21 für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Generator, weist ein Gehäuse 1 auf. In dem Gehäuse 1 ist eine Kohlenbürste 2 verschieblich angeordnet. Die Kohlenbürste 2 hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt. Der Innenquerschnitt des Gehäuses 1 entspricht dem Querschnitt der Kohlenbürste 2. Die Kohlenbürste 2 ist in Kontakt mit einem Schleifring 3 einer elektrischen Maschine bringbar. In der Darstellung nach 1 besteht zwischen der Bürste 2 und dem Schleifring 3 kein elektrischer Kontakt.In the 1 is a first embodiment of a socket brush holder 21 shown in full section. The plug brush holder 21 for an electrical machine, in particular a generator, has a housing 1 on. In the case 1 is a carbon brush 2 slidably arranged. The carbon brush 2 has a substantially square cross-section in the illustrated embodiment. The inner cross section of the housing 1 corresponds to the cross section of the carbon brush 2 , The carbon brush 2 is in contact with a slip ring 3 an electric machine can be brought. In the illustration after 1 exists between the brush 2 and the slip ring 3 no electrical contact.

Der Steckbürstenhalter 21 hat eine selbsttätig wirkende Hubeinrichtung 4, durch die die Bürste 2 vom Schleifring 3 abhebbar ist. Die Hubeinrichtung 4 ist durch eine Zylinder/Kolben-Einheit gebildet. Die Zylinder/Kolben-Einheit ist pneumatisch über einen Druckluftanschluß 32 betätigbar.The plug brush holder 21 has a self-acting lifting device 4 through which the brush 2 from the slip ring 3 is liftable. The lifting device 4 is formed by a cylinder / piston unit. The cylinder / piston unit is pneumatically via a compressed air connection 32 actuated.

Die Zylinder/Kolben-Einheit 4 hat einen Kolben 8, der innerhalb eines Zylinders 15 angeordnet ist. An einer Stirnfläche des Kolbens 8 ist ein Übertragungselement 5 mit seinem Ende 6 befestigt. Das Übertragungselement 5 ist hülsenförmig ausgebildet. Der Außenquerschnitt des hülsenförmigen Übertragungselementes 5 ist kleiner als der Innenquerschnitt des Zylinders 15. Das Übertragungselement 5 erstreckt sich aus dem Zylinder 15 heraus. An dem aus dem Zylinder 15 herausragenden Endabschnitt 7 ist die Bürste 2 befestigt. Zwischen der Außenwandung des Übertragungselementes 5 und der Innenwandung des Zylinders 15 ist ein Dichtungselement 24 angeordnet. Bei dem Dichtungselement 24 handelt es sich um einen O-Ring. Der Zylinder 15 ist mittels einer Verschraubung 25 mit dem Gehäuse 1 verbunden. Das Gehäuse 1 weist hierzu ein Innengewinde 26 auf, in das ein mit dem Zylinder 15 verbundenes, ein Außengewinde aufweisendes Teil 27 einschraubbar ist.The cylinder / piston unit 4 has a piston 8th that is inside a cylinder 15 is arranged. On an end face of the piston 8th is a transmission element 5 with his end 6 attached. The transmission element 5 is sleeve-shaped. The outer cross section of the sleeve-shaped transmission element 5 is smaller than the inner cross section of the cylinder 15 , The transmission element 5 extends out of the cylinder 15 out. At the out of the cylinder 15 outstanding end section 7 is the brush 2 attached. Between the outer wall of the transmission element 5 and the inner wall of the cylinder 15 is a sealing element 24 arranged. In the sealing element 24 it is an O-ring. The cylinder 15 is by means of a screw connection 25 with the housing 1 connected. The housing 1 has an internal thread for this purpose 26 on, in the one with the cylinder 15 connected, having an external thread part 27 can be screwed.

Der Steckbürstenhalter 21 weist einen Griffhebel 28 auf, der um eine Schwenkachse 29 verschwenkbar ist. Die Schwenkachse 29 ist am unteren, dem Schleifring 3 benachbarten Endbereich des Gehäuses 1 angeordnet.The plug brush holder 21 has a handle lever 28 on that around a pivot axis 29 is pivotable. The pivot axis 29 is at the bottom, the slip ring 3 adjacent end of the housing 1 arranged.

Der Steckbürstenhalter 21 ist in einen nicht dargestellten Kasten einsteckbar. Der Kasten weist hierzu eine Ausnehmung auf. Nachdem der Griffhebel freigegeben wurde, drückt die Feder 55 den Griffhebel 28 vom Gehäuse 1 weg, wodurch die Kontaktfläche 38 des Griffhebels und die Kontaktfläche 39 des Gehäuses in Kontakt mit dem Kasten gelangt.The plug brush holder 21 is inserted into a box, not shown. The box has for this purpose a recess. After releasing the handle, the spring pushes 55 the handle lever 28 from the case 1 away, reducing the contact area 38 of the handle lever and the contact surface 39 of the housing comes into contact with the box.

Innerhalb des Zylinders 15 ist ein Hubbegrenzungselement 16 in Form eines Stiftes angeordnet. Das Hubbegrenzungselement 16 ist mit der dem Übertragungselement 5 gegenüberliegenden Stirnfläche des Kolbens 8 verbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Verbindung des Hubbegrenzungselementes 16 mit dem Kolben 8 um eine Schraubverbindung.Inside the cylinder 15 is a stroke limiting element 16 arranged in the form of a pen. The stroke limiting element 16 is with the transmission element 5 opposite end face of the piston 8th connected. Preferably, the connection of the Hubbegrenzungselementes 16 with the piston 8th around a screw connection.

Das Hubbegrenzungselement 16 ist von einem Federelement 14 umgeben. Bei dem Federelement 14 handelt es sich um eine Druckfeder. Die Druckfeder liegt mit ihrem einen Ende an dem Kolben 8 und mit dem anderen Ende an der Stirnseite 30 des Zylinders 15 an. Das Federelement 14 ist so bemessen, daß dieses den Kolben 8, das Übertragungselement 5 und die Bürste 2 zum Schleifring 3 hindrückt.The stroke limiting element 16 is of a spring element 14 surround. In the spring element 14 it is a compression spring. The compression spring is located with its one end to the piston 8th and with the other end at the front 30 of the cylinder 15 at. The spring element 14 is sized so that this the piston 8th , the transmission element 5 and the brush 2 to slip ring 3 hindrückt.

Die Verbindung der Kohlenbürste 2 mit dem Übertragungselement 5 ist in den 3 und 4 dargestellt. Das Übertragungselement 5 hat an seinem, dem Kolben 8 gegenüberliegenden Endbereich einen Haltekörper 31. Der Haltekörper 31 ist innerhalb des hülsenförmigen Über tragungselementes angeordnet. Mit dem Haltekörper 31 ist ein Stift 9 verbunden. Der Stift 9 hat an seinem freien Ende eine Ausnehmung 10. Die Ausnehmung 10 ist quer zur Längserstreckung des Stiftes 9 ausgebildet. Wie aus der 4 ersichtlich ist, erstreckt sich durch die Ausnehmung 10 im Stift 9 ein Befestigungselement 11 hindurch. Bei dem Befestigungselement 11 handelt es sich um einen bogenförmig gekrümmten Splint. Die Bürste 2 weist eine von einer Stirnfläche der Bürste in ihrer Längserstreckung verlaufendes Sackloch 12 auf. In das Sackloch 12 ragt der Stift 9 hinein. Quer zum Sackloch 12 ist eine Durchgangsbohrung 13 ausgebildet. In der Durchgangsbohrung 13 ist das Befestigungselement 11 angeordnet.The connection of the carbon brush 2 with the transmission element 5 is in the 3 and 4 shown. The transmission element 5 has at his, the piston 8th opposite end portion of a holding body 31 , The holding body 31 is arranged within the sleeve-shaped tragungselementes over. With the holding body 31 is a pen 9 connected. The pencil 9 has a recess at its free end 10 , The recess 10 is transverse to the longitudinal extent of the pin 9 educated. Like from the 4 is visible, extends through the recess 10 in the pen 9 a fastener 11 therethrough. In the fastener 11 it is an arched sapwood. The brush 2 has a blind hole extending from an end face of the brush in its longitudinal extent 12 on. In the blind hole 12 sticks out the pin 9 into it. Cross to the blind hole 12 is a through hole 13 educated. In the through hole 13 is the fastener 11 arranged.

Zur Betätigung der Zylinder/Kolben-Einheit 4 ist ein Druckluftanschluß 32 vorgesehen. An den Druckluftanschluß 32 kann eine Druckluftleitung 19 angeschlossen werden. Die Austrittsöffnung 18 des Druckluftanschlusses 32 mündet in dem Hohlraum des Zylinders 15.For actuating the cylinder / piston unit 4 is a compressed air connection 32 intended. To the compressed air connection 32 can be a compressed air line 19 be connected. The outlet opening 18 of compressed air connection 32 opens into the cavity of the cylinder 15 ,

Nachfolgend wird die Funktion des in der 1 dargestellten Steckbürstenhalters 21 beschrieben:
Die Zylinder/Kolben-Einheit 4 ist mit einer nicht dargestellten Druckluftleitung verbunden. Wird in den Zylinder 15 Druckluft unter einem entsprechenden Druck eingeführt, so wird der Kolben 8 zu seinem oberen Totpunkt hin verschoben. Der Verschiebeweg des Kolbens 8 ist durch das Hubbegrenzungselement 16 begrenzt. Beim Verschieben des Kolbens 8 wird das Federelement 14 zusammengedrückt. Mit der Bewegung des Kolbens 8 wird durch das Übertragungselement 5 die Bewegung des Kolbens 8 auf die Bürste 2 übertragen. Die Bürste 2 wird entsprechend dem Verschiebeweg des Kolbens 8 in das Gehäuse 1 hineingezogen. Hierdurch wird die Bürste 2 außer Kontakt mit dem Schleifring 3 gebracht. Die Bürste 2 kann in dieser Position für eine vorgegebene Zeitspanne gehalten werden. Um die Bürste 2 in Kontakt mit dem Schleifring 3 zu bringen, wird der Zylinder 15 entlüftet. Durch die Federkraft des Federelementes 14 wird der Kolben 8 zum Schleifring 3 hinverschoben. Die Bewegung des Kolbens 8 wird durch das Übertragungselement 5 auf die Bürste 2 übertragen. Der Federweg des Federelementes 14 ist so bemessen, daß die Bürste 2 bis zu ihrer maximalen Verschleißdicke in Kontakt mit dem Schleifring 3 bringbar ist. Zum Abheben der Bürste 2 vom Schleifring 3 kann der Zylinder 15 erneut mit Druck beaufschlagt werden.Below is the function of in the 1 illustrated plug brush holder 21 described:
The cylinder / piston unit 4 is connected to a compressed air line, not shown. Will be in the cylinder 15 Compressed air introduced under a corresponding pressure, so does the piston 8th moved to its top dead center. The displacement of the piston 8th is through the Hubbegrenzungselement 16 limited. When moving the piston 8th becomes the spring element 14 pressed together. With the movement of the piston 8th is through the transmission element 5 the movement of the piston 8th on the brush 2 transfer. The brush 2 will be according to the displacement of the piston 8th in the case 1 drawn. This will cause the brush 2 out of contact with the slip ring 3 brought. The brush 2 can be held in this position for a predetermined period of time. To the brush 2 in contact with the slip ring 3 bring the cylinder 15 vented. By the spring force of the spring element 14 becomes the piston 8th to slip ring 3 hinverschoben. The movement of the piston 8th is through the transmission element 5 on the brush 2 transfer. The spring travel of the spring element 14 is sized so that the brush 2 up to its maximum wear thickness in contact with the slip ring 3 can be brought. To lift the brush 2 from the slip ring 3 can the cylinder 15 be pressurized again.

In der 5 ist eine Einrichtung zum Überwachen wenigstens einer Bürste, insbesondere einer Kohlenbürste einer elektrischen Maschine mit Schleifringen dargestellt. Die Bürste 2 ist in einem Steckbürstenhalter 21 angeordnet. Der Steckbürstenhalter 21 ist in der 5 schematisch dargestellt. In der konkreten Ausgestaltung kann er den gleichen Aufbau haben wie ein in der 1 dargestellter Steckbürstenhalter. Der Steckbürstenhalter 21 weist eine Zylinder/Kolben-Einheit 4 auf. Die Zylinder/Kolben-Einheit 4 ist über den Anschluß 32 mit einer Druckluftleitung 19 verbunden. Die Druckluftleitung 19 ist mit einer Leitung 33 eines Druckluftleitungsnetzes verbunden. In der Druckluftleitung 19 ist ein Druckventil 24 angeordnet. Das Druckventil 24 ist elektromotorisch oder elektro-magnetisch ansteuerbar.In the 5 a device for monitoring at least one brush, in particular a carbon brush of an electrical machine with slip rings is shown. The brush 2 is in a plug-in brush holder 21 arranged. The plug brush holder 21 is in the 5 shown schematically. In the concrete embodiment it can have the same structure as one in the 1 illustrated plug brush holder. The plug brush holder 21 has a cylinder / piston unit 4 on. The cylinder / piston unit 4 is about the connection 32 with a compressed air line 19 connected. The compressed air line 19 is with a lead 33 connected to a compressed air line network. In the compressed air line 19 is a pressure valve 24 arranged. The pressure valve 24 is electromotive or electro-magnetically controlled.

Zwischen dem Druckluftanschluß 32 und dem Druckventil 24 ist eine Meßleitung 34 angeordnet. Die Meßleitung 34 ist mit der Druckluftleitung 19 und der Leitung 33 verbunden. In der Meßleitung 34 ist ein Druckmesser 22 angeordnet, der den Differenzdruck zwischen dem Druck in der Leitung 33 und dem Druck in der Leitung 19 mißt.Between the compressed air connection 32 and the pressure valve 24 is a measuring line 34 arranged. The measuring line 34 is with the compressed air line 19 and the line 33 connected. In the measuring line 34 is a pressure gauge 22 arranged, which determines the differential pressure between the pressure in the pipe 33 and the pressure in the pipe 19 measures.

Die Einrichtung weist ferner eine Auswerteeinheit 20 auf. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine programmierbare Datenverarbeitungseinheit. Die Auswerteeinheit 20 ist elektrisch mit dem Druckmesser 22 und dem Druckventil 24 verbunden.The device also has an evaluation unit 20 on. This is preferably a programmable data processing unit. The evaluation unit 20 is electric with the pressure gauge 22 and the pressure valve 24 connected.

Die Auswerteeinheit 20 weist Ausgänge 35, 36 auf, die mit nicht dargestellten Anzeigemitteln verbunden sind. Bei den Anzeigemitteln kann es sich um optische und/oder akkustische Anzeigemittel handeln.The evaluation unit 20 has outputs 35 . 36 on, which are connected to display means not shown. The display means may be optical and / or acoustic display means.

Die Zylinder/Kolben-Einheit 4 weist einen im Zylinder 15 verschieblichen Kolben auf. Der Kolben ist in axialer Richtung des Zylinders 15 verschieblich. Der Druckluftanschluß 32 weist eine in den Zylinder 15 mündende Austrittsöffnung 18 auf. Die Austrittsöffnung 18 ist am unteren Totpunkt des Kolbens 8 ausgebildet. Befindet sich der Kolben 8 in seinem unteren Totpunkt, so deckt die Mantelfläche des Kolbens die Austrittsöffnung 18 vollständig ab und verschließt diese, vorzugsweise hermetisch. Hat der Kolben 8 seinen unteren Totpunkt erreicht, so hat die Bürste 2 ihre maximal zulässige Verschleißdicke erreicht. Mit anderen Worten, die Bürste 2 hat nun eine minimal zulässige axiale Erstreckung. Der Kolben 8 wirkt als ein Sperrelement 17 bzgl. der Austrittsöffnung 18.The cylinder / piston unit 4 has one in the cylinder 15 sliding piston on. The piston is in the axial direction of the cylinder 15 displaced. The compressed air connection 32 points one into the cylinder 15 opening outlet 18 on. The outlet opening 18 is at bottom dead center of the piston 8th educated. Is the piston located 8th in its bottom dead center, so the lateral surface of the piston covers the outlet opening 18 completely off and closes them, preferably hermetically. Has the piston 8th has reached its bottom dead center, so has the brush 2 reached their maximum allowable wear thickness. In other words, the brush 2 now has a minimum allowable axial extent. The piston 8th acts as a blocking element 17 with respect to the outlet opening 18 ,

Zum Überwachen einer Kohlenbürste 2 wird der Kolben 8 der Zylinder/Kolben-Einheit mit Druckluft beaufschlagt. Hierzu wird das Ventil 24 geöffnet, so daß eine Verbindung des Zylinders 15 mit der Leitung 33 über die Druckluftleitung 19 geschaffen wird. Befindet sich der Kolben 8 nicht in seinem unteren Totpunkt, so daß der Mantel des Kolbens 8 die Austrittsöffnung 18 nicht verschließt, so wird der Kolben 8 innerhalb des Zylinders 15 verschoben. Der Hubweg des Kolbens 8 ist durch das Hubbegrenzungselement 16 begrenzt.To monitor a carbon brush 2 becomes the piston 8th the cylinder / piston unit pressurized with compressed air. This is the valve 24 opened so that a connection of the cylinder 15 with the line 33 via the compressed air line 19 is created. Is the piston located 8th not in its bottom dead center, so that the mantle of the piston 8th the exit opening 18 does not close, so will the piston 8th inside the cylinder 15 postponed. The stroke of the piston 8th is through the Hubbegrenzungselement 16 limited.

Während der Druckbeaufschlagung der Zylinder/Kolben-Einheit 4 ändert sich der Druck innerhalb der Druckluftleitung 19. Mit dem Öffnen des Ventils 24 wird die zeitliche Änderung des Druckes mittels des Druckmessers 22 gemessen. In der 6 ist die zeitliche Änderung der Druckdifferenz in der Leitung 19 dargestellt. Die mit b bezeichnete Kurve zeigt den Differenzdruck in Abhängigkeit von der Zeit, wenn der Kolben 8 die Austrittsöffnung 18 nicht verschließt. Zum Zeitpunkt t₀ wird das Druckventil 24 geöffnet. Die Druckdifferenz steigt bis zu einem vorgegebenen Wert. Dieser Wert wird zum Zeitpunkt t₂ erreicht. Die Zeitspanne zwischen t₀ und t₂ entspricht der Zeit, die der Kolben benötigt um zu seinem oberen Totpunkt verschoben zu werden. Die Bürste 2 ist vom Schleifring 3 abgehoben. Um die Bürste 2 zum Schleifring 3 bewegen zu können, wird das Druckventil 24 umgeschaltet, so daß die Verbindung zwischen der Druckluftleitung 19 und der Leitung 33 geschlossen wird und der Zylinder 15 über die Druckluftleitung 19 und das Ventil 24 entlüftet werden kann.During pressurization of the cylinder / piston unit 4 the pressure within the compressed air line changes 19 , With the opening of the valve 24 becomes the time change of the pressure by means of the pressure gauge 22 measured. In the 6 is the time change of the pressure difference in the lei tung 19 shown. The curve labeled b shows the differential pressure as a function of time when the piston 8th the exit opening 18 does not close. At time t ₀ , the pressure valve 24 open. The pressure difference increases up to a predetermined value. This value is reached at time t ₂ . The time interval between t ₀ and t ₂ corresponds to the time required for the piston to shift to its top dead center. The brush 2 is from the slip ring 3 lifted. To the brush 2 to slip ring 3 to be able to move, the pressure valve 24 switched so that the connection between the compressed air line 19 and the line 33 is closed and the cylinder 15 via the compressed air line 19 and the valve 24 can be vented.

Befindet sich der Kolben 8 vor der Austrittsöffnung 18, so ergibt sich der Kurvenverlauf a der Druckdifferenz in Abhängigkeit von der Zeit. Zum Zeitpunkt t₀ wird das Druckventil 24 geöffnet, so daß eine Druckverbindung zwischen dem Zylinder 16 und der Leitung 33 geschaffen wird. Der Druckanstieg innerhalb der Leitung 19 wird mittels des Druckmessers 22 gemessen. Dadurch, daß die Austrittsöffnung 18 durch den Kolben 8 verschlossen ist, steigt der Druck innerhalb der Druckluftleitung 19 relativ rasch, wie dies aus der Kurve a ersichtlich ist. Die Zeitspanne, innerhalb der eine vorgegebene Druckdifferenz erreicht worden ist, ist kleiner als die für den Fall, daß der Kolben 8 die Austrittsöffnung 18 nicht verschließt. Die Zeitspanne t₀ bis t₁ kann als Referenzzeit bezeichnet werden.Is the piston located 8th in front of the outlet 18 , the curve a results in the pressure difference as a function of time. At time t ₀ , the pressure valve 24 opened, so that a pressure connection between the cylinder 16 and the line 33 is created. The pressure increase within the pipe 19 is done by means of the pressure gauge 22 measured. Characterized in that the outlet opening 18 through the piston 8th is closed, the pressure within the compressed air line increases 19 relatively quickly, as can be seen from the curve a. The period of time within which a predetermined pressure difference has been reached is smaller than that in the event that the piston 8th the exit opening 18 does not close. The time interval t ₀ to t ₁ may be referred to as the reference time.

In der Auswerteeinheit 20 wird die Zeitspanne, innerhalb der eine vorgegebene Druckdifferenz erreicht wird mit der Referenzzeit verglichen. Ist die gemessene Zeitspanne größer als die Referenzzeit, so kann die Aussage getroffen werden, daß die Bürste 2 noch nicht ihre minimal zulässige Erstreckung erreicht hat. In the evaluation unit 20 the time period within which a predetermined pressure difference is reached is compared with the reference time. If the measured time is greater than the reference time, then the statement can be made that the brush 2 has not yet reached its minimum permissible extent.

Durch geeignete Ausgestaltungen des Querschnitts der Austrittsöffnung 18 und der Mantelfläche des Kolbens 8 kann die zeitliche Änderung der Druckdifferenz beeinflußt werden. Die zeitliche Änderung der Druckdifferenz kann ein Maß für den erfolgten Verschleiß einer Bürste sein.By suitable embodiments of the cross section of the outlet opening 18 and the lateral surface of the piston 8th the time change of the pressure difference can be influenced. The temporal change of the pressure difference can be a measure of the wear of a brush.

Ist festgestellt worden, daß die Zeitspanne zum Aufbau eines Differenzdruckes der Referenzzeitspanne entspricht, so kann eine entsprechende Meldung z.B. an einem Monitor ausgegeben werden, daß ein Wechsel der Bürste notwendig ist. Wird ein Austausch der Bürste innerhalb einer vorgegebenen Betriebszeit nicht durchgeführt, so wird bei einem Generator eine Erregerstrombegrenzung eingeschaltet. Es wird davon ausgegangen, daß die verbleibenden funktionstüchtigen Bürsten aufgrund der zu hohen spezifischen Strombelastung überlastet werden und einen Schaden einleiten könnten. Zur Vermeidung einer Beschädigung des Bürstensystems wird deshalb eine Begrenzung des Erregerstroms vorgegeben.is been found that the Time span for building up a differential pressure of the reference time span corresponds, then a corresponding message, e.g. on a monitor be issued that one Change the brush necessary is. Will replace the brush within a given operating time not done, Thus, in a generator an excitation current limit is turned on. It is assumed that the remaining functional to brush overloaded due to the high current load and could cause damage. To avoid one damage of the brush system Therefore, a limitation of the excitation current is given.

Bei Generatoren wird eine Vielzahl von Bürsten verwendet. Die Einrichtung zum Überwachen einer Bürste kann auch dazu verwendet werden, einzelne Bürsten vom Schleifring abzuheben bzw. eine vorbestimmte Anzahl von Bürsten in Kontakt mit dem Schleifring zu bringen. Bei einer solchen Ausgestaltung der Einrichtung weist die Auswerteeinheit 20 einen Eingang 37 auf. Durch den Eingang 37 wird ein der Höhe des Erregerstroms entsprechendes Signal übermittelt. Die Auswerteeinheit 20 verfügt ferner über einen Datenspeicher, in dem die maximal zulässige Strombelastung einer jeden Bürste gespeichert ist. In Abhängigkeit von den Werkstoffdaten und der Geometrie einer Bürste wird überprüft, ob die spezifische Strombelastung einer jeden Bürste, die in Kontakt mit dem Schleifring ist, kleiner oder größer ist als die maximal zulässige spezifische Strombelastung. Wird festgestellt, daß die maximal zulässige Strombelastung einer Bürste überschritten ist, so wird wenigstens eine zusätzliche Bürste in Kontakt mit dem Schleifring gebracht. Es werden so viele Bürsten in Kontakt mit dem Schleifring gebracht, bis die Strombelastung einer jeden Bürste unterhalb der maximal zulässigen Strombelastung liegt. Zur Verdeutlichung der Arbeitsweise einer Vorrichtung umfassend mehrere Einrichtungen zur Überwachung einer Bürste nehmen wir Bezug auf die 7.Generators use a variety of brushes. The device for monitoring a brush can also be used to lift individual brushes from the slip ring or bring a predetermined number of brushes in contact with the slip ring. In such an embodiment of the device, the evaluation unit 20 an entrance 37 on. Through the entrance 37 a signal corresponding to the magnitude of the excitation current is transmitted. The evaluation unit 20 also has a data memory in which the maximum allowable current load of each brush is stored. Depending on the material data and the geometry of a brush is checked whether the specific current load of each brush, which is in contact with the slip ring, smaller or larger than the maximum allowable specific current load. If it is determined that the maximum allowable current load of a brush is exceeded, at least one additional brush is brought into contact with the slip ring. As many brushes are brought into contact with the slip ring until the current load of each brush is below the maximum allowable current load. To illustrate the operation of a device comprising a plurality of devices for monitoring a brush, we refer to the 7 ,

In der 7 sind drei Bürsten 40, 41 und 42 dargestellt. Jede Bürste 40, 41 und 42 ist mit jeweils einer Hubeinrichtung 43, 44 bzw. 45 versehen. Der Zylinder der Hubeinrichtung 43, 44 oder 45 ist über jeweils eine Druckluftleitung 46, 47 bzw. 48 mit der Leitung 33 verbunden. In jeder Leitung 46, 47 und 48 ist jeweils ein Druckventil 49, 50 bzw. 51 angeordnet. Des weiteren ist mit jeder Leitung 46, 47 und 48 jeweils ein Druckmeßge rät 52, 53 bzw. 54 verbunden. Das jeweilige Druckmeßgerät mißt die Druckdifferenz in der Druckluftleitung. Jedes Druckventil 49, 50 und 51 sowie jedes Druckmeßgeräte 52, 53 und 54 ist mit einer Auswerteeinheit 20 verbunden.In the 7 are three brushes 40 . 41 and 42 shown. Every brush 40 . 41 and 42 is each with a lifting device 43 . 44 respectively. 45 Mistake. The cylinder of the lifting device 43 . 44 or 45 is via a compressed air line 46 . 47 respectively. 48 with the line 33 connected. In every line 46 . 47 and 48 is in each case a pressure valve 49 . 50 respectively. 51 arranged. Furthermore, with each line 46 . 47 and 48 each one Druckmeßge advises 52 . 53 respectively. 54 connected. The respective pressure gauge measures the pressure difference in the compressed air line. Every pressure valve 49 . 50 and 51 as well as any pressure gauges 52 . 53 and 54 is with an evaluation unit 20 connected.

Bei der Überprüfung, ob die jeweilige Bürste 40, 41 bzw. 42 ihren maximal zulässigen Verschleiß erreicht hat oder nicht, können die Bürsten nacheinander oder gleichzeitig überprüft werden. Eine entsprechende Anpassung der Einheit 20 an die Verfahrensweise ist notwendig. Bei einer Überprüfung ist festgestellt worden, daß die Bürste 42 ihren maximal zulässigen Verschleiß erreicht hat. Die Auswerteeinheit 20 setzt beispielsweise eine Meldung "Bürstentausch Nr. 42" ab. Es wird angenommen, daß der Erregerstrom während des Tausches der Bürste konstant bleibt und die spezifische Strombelastung der stromführenden Bürste über dem zulässigen Wert liegt. Es ergeht daher eine Meldung "spezifische Strombelastung zu hoch". Die zu diesem Zeitpunkt über die Hubeinrichtung 44 abgehobene Bürste 41 wird durch Umschalten des Druckventils 50 in Kontakt mit dem Schleifring 3 gebracht. Hierdurch verteilt sich der Erregerstrom wieder auf zwei Bürsten. Es wird davon ausgegangen, daß die Strombelastung der Bürsten geringer ist als die maximal zulässige Strombelastung. Die Meldung "spezifische Strombelastung zu hoch" erlischt. Die abgenutzte Bürste 42 wird aus dem Steckbürstenhalter entfernt und eine neue Bürste in den Steckbürstenhalter eingebaut. Bei konstantem Erregerstrom geht die spezifische Strombelastung der Bürsten soweit zurück, daß nun automatisch die Bürste 40 freigegeben wird.When checking whether the respective brush 40 . 41 respectively. 42 have reached their maximum allowable wear or not, the brushes can be checked sequentially or simultaneously. A corresponding adjustment of the unit 20 to the procedure is necessary. In a review, it has been found that the brush 42 has reached its maximum allowable wear. The evaluation unit 20 For example, it resets a message "Brush replacement no. 42". It is assumed that the exciting current remains constant during the replacement of the brush and the specific current load of the current-carrying brush is above the permissible value. It therefore receives a message "specific Current load too high. "At this time on the lifting device 44 lifted brush 41 is done by switching the pressure valve 50 in contact with the slip ring 3 brought. As a result, the exciter current is distributed again on two brushes. It is assumed that the current load of the brushes is less than the maximum permissible current load. The message "specific current load too high" disappears. The worn brush 42 is removed from the brush holder and a new brush installed in the brush holder. At constant excitation current, the specific current load of the brushes goes back so far that now automatically the brush 40 is released.

Die Überwachung der einzelnen Bürsten kann in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitintervall durchgeführt werden. Hierbei werden zyklisch alle Bürsten nacheinander oder gleichzeitig bzgl. ihres Verschleisses überprüft. Bevorzugt wird eine Überwachung der Bürsten, bei der die Zylinder/Kolben-Einheit der Bürste betätigt wird, deren Betriebszeit im Vergleich zu anderen Bürsten am größten ist. Hierbei wird davon ausgegangen, daß der Verschleiß einer Bürste der Betriebszeit, d.h. der Zeit, während der die Bürste in Kontakt mit dem Schleifring ist, proportional ist. Vorzugsweise wird die Zeitspanne, in der die Bürste vom Schleifring abgehoben ist, gemessen und aufsummiert. Hieraus kann durch Differenzbildung zwischen der Betriebszeit der Bürste und den aufsummierten Zeitspannen eine spezifische Betriebszeit einer Bürste ermittelt werden. Die Berechnung der spezifischen Betriebszeit erfolgt innerhalb vorgegebener Zeitintervalle.The supervision the individual brushes can dependent on be performed by a predetermined time interval. Here are cyclically all brushes checked one after the other or simultaneously with respect to their wear. Prefers becomes a surveillance the brushes, in which the cylinder / piston unit of the brush is actuated, their operating time compared to other brushes is greatest. in this connection It is assumed that the Wear a brush the operating time, i. the time during which the brush is in Contact with the slip ring is proportional. Preferably The amount of time the brush is lifted off the slip ring is, measured and summed up. This can be done by subtraction between the operating time of the brush and the accumulated time periods a specific operating time a brush be determined. The calculation of the specific operating time takes place within given time intervals.

Claims

Plug Brush Holder ( 21 ) for electrical machines with slip rings with a housing ( 1 ), in which a brush ( 2 ) is slidably disposed against a spring force and in contact with a slip ring ( 3 ) can be brought, and with a pneumatically actuated lifting device ( 4 ) through which the brush ( 2 ) from the slip ring ( 3 ) is liftable and the via an outlet opening ( 18 ) with a compressed gas connection ( 32 ), characterized in that the outlet opening ( 18 ) depending on a wear-related change in position of the brush ( 2 ) by a blocking element ( 17 ), to follow the wear-related change in position of the brush ( 2 ) with the brush ( 2 ), is closable or is releasable.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 1, characterized in that the lifting device ( 4 ) is a cylinder / piston unit, with a cylinder ( 15 ) and a piston ( 8th ).

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 2, characterized in that the outlet opening ( 18 ) in the cylinder ( 15 ) and through the piston ( 8th ) is lockable or releasable.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 2 or 3, characterized by a transmission element ( 5 ) with its one end ( 6 ) with the piston ( 8th ) of the cylinder / piston unit ( 4 ) and with its other end ( 7 ) with the brush ( 2 ) is connectable.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 4, characterized in that the transmission element ( 5 ) is sleeve-shaped.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the transmission element ( 5 ) one with the brush ( 2 ) connectable pen ( 9 ) having.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 6, characterized in that the pin ( 9 ) extending transversely to its longitudinal extent recess ( 10 ), in which a fastener ( 11 ), and the brush ( 2 ) a blind hole ( 12 ) into which the pen ( 9 ) engages, and a through hole ( 13 ) into which the fastener ( 11 ) protrudes.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 7, characterized in that the fastening element ( 11 ) is arcuate.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the transmission element ( 5 ) with the brush ( 2 ) is magnetically connected.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 9, characterized in that the transmission element ( 5 ) has a permanent magnet and the brush ( 2 ) has a disc-shaped element made of a ferromagnetic material.

Plug brush holder according to one of claims 1 to 10, characterized in that the brush ( 2 ) against the spring force of a spring element ( 14 ) is displaceable.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 11, characterized in that the spring element ( 14 ) is a compression spring.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the spring element ( 14 ) in the cylinder ( 15 ) of the cylinder / piston unit ( 4 ) and on the transfer element ( 5 ) opposite surface of the piston ( 8th ) is arranged.

Plug Brush Holder ( 21 ) according to claim 13, characterized in that the spring element ( 14 ) one with the piston ( 8th ) connected Hubbegrenzungselement ( 16 ) surrounds.

Device for monitoring at least one brush ( 2 ) of an electrical machine with slip rings ( 3 ), whereby the brush ( 2 ) each in a plug brush holder ( 21 ) according to any one of claims 1-14 and wherein the brush ( 2 ) slidably disposed against a spring force and in contact with a slip ring ( 3 ) and the device with the brush ( 2 ) connected blocking element ( 17 ), which at a predetermined displacement of the brush ( 2 ) an outlet opening ( 18 ) a compressed gas line ( 19 ) releases or closes, and an evaluation unit ( 20 ) comprising the pressure or a pressure change in the compressed gas line ( 19 ) compares with a predetermined setpoint.

Device according to claim 15, characterized in that the blocking element ( 17 ) The piston ( 8th ) of the piston / cylinder unit ( 4 ).

Device according to claim 15 or 16, characterized in that the compressed gas line ( 19 ) is a compressed air line.

Device according to one of Claims 15 to 17, characterized in that each piston / cylinder unit ( 4 ) with a separate compressed gas line ( 19 ) and that in each compressed gas line ( 19 ) a pressure gauge ( 22 ) whose measuring output is connected to the evaluation unit ( 20 ) connected is.

Device according to claim 18, characterized in that in each compressed gas line ( 19 ) a pressure valve ( 24 ) is arranged.

Device according to claim 19, characterized in that the pressure valve ( 24 ) by one of the evaluation unit ( 20 ) generated signal is controllable.

Device according to claim 20, characterized in that the pressure valve ( 24 ) is an electromagnetic or electromotive valve.

Device according to one of Claims 15 to 21, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) comprises a programmable data processing unit.

Method for monitoring at least one brush ( 2 ) of an electrical machine with slip rings ( 3 ), whereby the brush ( 2 ) each in a plug brush holder ( 21 ) according to any one of claims 1-14 and wherein in the method - the brush ( 2 ) to a slip ring ( 3 ) and is brought into contact with this, - one with the brush ( 2 ) connected blocking element ( 17 ) a the displacement of the brush ( 2 ) travels proportional path, - the blocking element ( 17 ) an outlet opening ( 18 ) a compressed gas line ( 19 ) releases or closes when the path of the blocking element ( 17 ) exceeds a predetermined desired path, - the pressure in the compressed gas line ( 19 ) and / or a pressure change in the compressed gas line ( 19 ) is determined and compared with a predetermined setpoint, and - a signal is generated when the deviation exceeds a predetermined value.

Method according to Claim 23, in which the pressure in the compressed gas line (15) is determined within predetermined time intervals. 19 ) and / or a pressure change in the compressed gas line ( 19 ) is determined.

A method according to claim 23 or 24, wherein the Time span is measured, in which a predetermined pressure difference and compared with a predetermined target time period becomes.

The method of claim 25, wherein individual cylinder / piston units ( 4 ) are pressed one after the other.

Method according to claim 26, wherein the cylinder / piston unit ( 4 ) a brush ( 2 ) is actuated in response to a predetermined time interval.

A method according to claim 27, wherein the cylinder / piston unit ( 4 ) a brush ( 2 ) is operated, the operating time is greatest compared to other brushes.

The method of claim 28, wherein for each brush ( 2 ) the time periods; in which the brush ( 2 ) from the slip ring ( 3 ) is lifted, measured and totaled and a specific operating time of a brush ( 2 by forming a difference between the operating time of the brush ( 2 ) and the accumulated time periods is determined.

Method according to one of Claims 26 to 29, in which each brush ( 2 ) each having a pneumatically operated cylinder / piston unit ( 4 ) and the cylinder / piston unit ( 4 ) for lifting a brush ( 2 ) from the slip ring ( 3 ) is pressurized and for applying the brush ( 2 ) to the slip ring ( 3 ) the cylinder / piston unit ( 4 ) is vented.

Method according to one of claims 23 to 30, in which an allowable current load of a brush ( 2 ) and with a current load each one on the slip ring ( 3 ) brush ( 2 ), with so many more brushes ( 2 ) in contact with the slip ring ( 3 ), that the current load of each brush ( 2 ) is less than the predetermined current load value.