DE2422962A1

DE2422962A1 - Schleifring- und buerstenanordnung

Info

Publication number: DE2422962A1
Application number: DE2422962A
Authority: DE
Inventors: Paul Stark
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1974-04-17
Filing date: 1974-05-11
Publication date: 1976-04-01
Also published as: IT1037396B; CH571283A5; DE7416554U; BR7502299A; FR2269811A1; US3984716A

Description

Fr/SL UO/74

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Schleifring- und Bürstenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Schleifring- und Bürstenanordnung für rotierende elektrische Maschinen, insbesondere Turbomaschinen.

Die bekannten Mittel für die Stromübertragung insbesondere bei Turborotoren bestehen aus Schleifringen mit zylindrischen Oberflächen und einer grossen Anzahl von mittels Halter geführten Kohlebürsten, die durch Federn an die Laufflächen der Schleifringe angepresst werden. Hierbei werden die Stromübertragungsund Reibungsverluste durch Belüftung der Schleifringe sowie der Kohlebürsten bzw. der einzelnen Bürstenhalter der Kohle-

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bürsten abgeführt. Bei Turbogeneratoren grosser Leistung erfordern die vorstehend genannten Mittel bei mehr als etwa 5.000A betragenden Erregerströmen einen relativ grossen Platzbedarf, verursachen beträchtliche Verluste und ausserdem im Vergleich mit Maschinen mit kleineren Schleifringumfangsgeschwindigkeiten (V <50 m/s) einen weit überproportionalen Bürstenverschleiss.

Der vorgenannte grosse Platzbedarf für die Stromübertragungsmittel bei grossen Maschinen ist vor allem durch die nachstehend dargelegten physikalisch gegebenen Grenzen der Ausnützung eines solchen Stromübertragungssystems bedingt.

So ist die Anzahl der Kohlebürsten am Umfang der Schleifringe durch die anfallende Verlustwärme und durch die Gleiteigenschaften der Kohlebürsten beschränkt.

Ausserdem lässt sich die Stromdichte der Bürsten infolge ihrer unruhigen Kontakt gabejsowie der vorstehend erwähnten beschränkten Möglichkeit der Ableitung der Verlustwärme nicht wesentlich

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höher als auf etwa lOA/cm steigern.

Da überdies bei Vergrösserung der Umfangsgeschwindigkeit der Kontakt zwischen Bürsten und Schleifringen schlechter wird, ist für die mit steigender Leistung von Turbogeneratoren zunehmende Grosse der Erregerströme bzw. der Stromübertragungsmittel eine Verlängerung der Welle erforderlich, was für das Schwingungsverhalten des Turborotors im allgemeinen von Nach-

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teil ist. Zudem ist das Aufschrumpfen von breiten Schleifringen schwierig.

Auf eine der Ursachen des im Vergleich zu kleineren Schleifringgeschwindigkeiten (V<50 m/sec) weit über der Proportionalitätsgrenze liegenden Bürstenverschleisses bei grösseren Geschwindigkeiten (V =»^75 m/sec) wird nachstehend noch hingewiesen.

Demnach ist ein störungsfreiesLaufverhalten bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten bei Verwendung der bekannten bzw. konventior nellen Bürstenhalter nur mittels Kohlebürsten mit lockerem, porösem Gefügeaufbau möglich. Solche Bürsten weisen jedoch einen vielfach grösseren Verschleiss als kompakte Bürsten auf.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine nur einen geringen Platzbedarf erfordernde Schleifring- und Bürstenan-

2 Ordnung für Uebertragungsstromdichten grosser als 20A/cm zu schaffen und ausserdem den totalen Bürstenverschleiss und die Verluste auf einen Bruchteil der Werte von konventionellen Stromübertragungssystemen zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der wenigstens annähernd parallel zu seiner Schleiffläche von Kühlkanälen durchsetzte Schleifring eine durch Kühlnuten unterbrochene Schleiffläche aufweist,die zumindest näherungsweise die Form einer zur Schleifring- und Maschinenachse symmetrischen Regelflächenzone mit achsschiefen Flächenerzeugenden besitzt,

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und dass die an Bürstenträgern in Umfangsrichtung nebeneinander befestigten Bürsten Bürstenkränze bilden, die mit Hilfe einer federnde Mittel aufweisenden Führung in Richtung der Maschinenachse kontinuierlich aufeinanderfolgend am Schleifring koaxial angeordnet sind.

Unter Regelflächen sind hierbei solche Flächen zu verstehen, die durch Bewegung wenigstens einer Geraden im Raum entstehen. Zu diesen Flächen gehören u.a. die Zylinder-, Kegel- und Tangentialflächen, die als abwickelbare Regelflächen auch unter dem gemeinsamen Namen Torsen zusammenfassbar sind, weil sie sich ohne Zerren, Dehnen oder Knittern verebnen lassen. Ausserdem sei auf die nichtabwickelbaren bzw. die windschiefen Regelflächen wie z.B. auf die einschaligen Hyperboloide sowie die hyperbolischen Paraboloide hingewiesen, wobei die Kugelfläche als Grenzfall einer Regelfläche angesehen und auch den Regelflächen approximierbare Flächen bei der Erfindung verwendet werden können.

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Die Schleiffläche des Schleifringes ergibt sich gemäss der Erfindung als axialsymmetrische Zone einer der vorgenannten Flächen. Die am leichtesten herzustellende Form einer Schleiffläche mit nur einer Erzeugendenschar ist die Kegelfläche. Andere Regelflächen, wie z.B. Zonen eines einschaligen Drehhyperboloides sind unter anderem bei besonderen Fällen von Störbewegungen der Schleifringwelle von erheblichem Vorteil, weil sie einen entsprechend stabileren Kontakt als Konusform ergeben.

Besonders vorteilhaft ist es, wie bereits vorerwähnt, bei Schleifringen gemäss der Erfindung auf der Schleiffläche ein Netz von Kühlkanälen anzubringen, da die durch diese Kanäle

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geförderte Luft sowohl den Schleifring samt Bürsten kühlt, als auch den Bürstenabrieb von der Schleiffläche wegführt und dadurch die Bürstenabnützung vermindert.

Die einfachste Art der Flüssigkeitskühlung der Bürsten ist dadurch verwirklichbar, dass der Bürstenträger insbesondere aus zwei Halbringen bzw. halbringförmigen Röhren mit je einer Zu- und Ableitung für die Kühlflüssigkeit gebildet wird und die Bürsten mit ihren Armaturen auf diesen befestigt sind. Halbringe erweisen sich deshalb als vorteilhaft, um die Montage und Demontage der Bürstenträger auch während des Betriebes vornehmen zu können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Bürstenanordnung besteht darin, dass zur Dämpfung der durch Reibungsinstabilitäten angeregten Bürstenschwingungen zwischen den Bürsten bzw. Kühlkörpern und dem Bürstenträger schwingungsdämpfende Mittel zwischengeschaltet werden.

Ausserdem ist bei einer schwingungsdämpfenden Befestigung der Bürsten die für hohe Geschwindigkeiten schwierig zu erreichende

gleichmässige Stromverteilung, die bei Stromdichten>20A/cm von besonderer Wichtigkeit ist, dadurch erreichbar, dass die Stromübertragung vom Bürstenträger auf die Bürsten über Pakete

von Bimetallbändern erfolgt,mittels der die Uebertragungsstromdich te in der jeweiligen Bürstenkontaktfläche in Abhängigkeit von der an den Bändern auftretenden Stromwär^me durch Aenderung der Band form und dadurch des Bürstenkontaktes veränderbar ist.

Es empfiehlt sich auch, die Kühlkörper der Bürsten durch

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schwingungsdämpfende Elemente miteinander zu verbinden, um dadurch eine Erhöhung der Stabilität dea Bürstenlaufes zu erzielen.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung ist es vorteilhaft, die durch den Schleifring geförderte Kühlluft auch zur Kühlung der Kühlkörper der Bürsten zu verwenden, indem die vom Schleifring geförderte Luft mittels einer auf den Bürstenträger montiert ten Luftführungshaube in Richtung der Kühlkörper umgelenkt wird.

besonderen
Die / Vorteile der Erfindung gegenüber den bekannten Lösungen für die Stromübertragung auf Rotoren mit Hilfe von Kohlebürsten und Schleifringen bestehen demnach in einer weit besseren Kontaktgabe und wirkungsvolleren Kühlung sowohl der Bürsten als auch des Schleifringes. Die bessere Kontaktgäbe wird hierbei u.a. dadurch erreicht, dass die Bürsten zufolge der festen Montage an einem gemeinsamen, elastisch geführten und axial gegen den Schleifring gedruckten ringförmigen Bürstenträger durch unvermeidliche Oberflächenfehler der Schleifringe, wie Welligkeit und Rauheit, sowie durch sich rasch ändernde Reibwerte der Bürstenkontakte in der Gesamtheit der Kontaktgabe weniger gestört werden als Bürsten, die in konventionellen Bürstenhaltern geführt sind. Ausserdem wird mit zunehmender Laufzeit der Anordnung eine Reduktion der Welligkeit bzw. Rauheit der Oberfläche des Schleifringes erreicht und dadurch die Kontaktgüte zunehmend verbessert, wogegen diese bei kon- .

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ventionellen Schleifkontaktanordnungen mit zunehmender Laufzeit schlechter wird. Den Bewegungen des Schleifringes, verursacht durch Exzentrität und Wellenschlag, vermögen die Bürsten infolge der Beweglichkeit und der Elastizität des Bürstenträgers bzw. der Befestigungsmittel der Bürsten am Träger zu folgen. Ausserdem ermöglichen die vorgenannten Eigenschaften eine Anpassung auch an grobe Abweichungen der Schleifringoberfläche von der Kreisform,wie z.B.die elliptischen Form, wodurch eine stabile Kontaktgabe gewährleistet wird.

Die feste Montage der Bürsten an einem ringförmigen Bürstenträger und ihr axialer Ablauf ergibt den weiteren Vorteil der einfachen und wirkungsvollen Kühlung über die Bürstenarmaturen und zwar sowohl durch Flüssigkeitskühlung als auch durch Luftkühlung. Für die Kühlung des Schleifringes ergibt die Oberflächenform gemäss der Erfindung den Vorteil einer weit besseren Kühlung, als dies bei zylindrischen Schleifringen der Fall ist, indem sowohl unter der Oberfläche befindliche Kühlkanäle als auch solche an der Oberfläche grosse Radialkomponenten in der Strömungsrichtung der Luft und damit eine wirkungsvolle Eigenventilation des Schleifringes ergeben, so dass sich ein zusätzlicher Ventilator erübrigt.

Der Vorteil der besseren Kontaktgabe der Bürsten durch die Anordnung gemäss der Erfindung macht es möglich, auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten Bürsten mit kompaktem Gefüge, insbe-

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sondere auch metallhaltige Bürsten zu verwenden, da infolge des

besonderen

erfindung3gemässen Kontaktprinzipes an die Bürsten keine/Anforderungen hinsichtlich einer kleinen Massenträgheit sowie einer grossen inneren Dämpfung mehr gestellt werden müssen. Die nunmehr zur Verwendung gelangenden Bürsten weisen eine vielfach bessere Wärmeleitfähigkeit und eine viel kleinere Abnützung auf als Bürsten, die sich durch lockere Konsistenz auszeichnen. Weiters ist gemäss der Erfindung eine gleichmässige Abnützung der Bürsten dadurch sichergestellt, dass sich der Auflagedruck und demzufolge die Stromaufnahme und in weiterer Folge die Abnützung jeder solcher Bürste^verringert, die sich mehr abnützen will als die ihr benachbarten Bürsten.

Durch die gegenüber den konventionellen Mitteln stark verbesserte Abfuhr der Verlustwärme, sowie durch die gleichzeitige Erhöhung der Kontaktgüte zwischen Bürsten und Schleifringen

lässt sich die Bürstenstromdichte auf weit über 20A/cm steigern, die Bürstenzahl bzw. die Besetzungsdichte der Bürsten am Umfang erhöhen, wodurch, zusammen mit dem Wegfall eines Ventilators, der axiale Platzbedarf und die Verluste erheblich reduziert werden. Der kleinere axiale Platzbedarf erlaubt wieder eine Verkürzung der Rotorwelle, was sich im allgemeinen auf das Schwingungsverhalten des Rotors, insbesondere Turborotors, günstig auswirkt. Durch die Verwendung von relativ schmalen Schleifringen ergibt sich in weiterer Folge die Ausnützung des fertigungstechnischen Vorteils, dass schmale Schleif-

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ringe im Gegensatz zu breiten Ausführungen problemlos aufgeschrumpft werden können.

In der Zeichnung sind nun verschiedene Varianten der Erfindung im Detail und ausschnittsweise in Zusammenstellung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. la im wesentlichen einen Axialschnitt einer Schleifring- und Bürstenanordnung mit flüssigkeitsgekühltem.Bürstenträger ,

Pig. Ib die zum Gegenstand der Fig. la zugehörige Vorderansicht in Achsrichtung der elektrischen Maschine, wobei aus Symmetriegründen nur die rechte Hälfte der Anordnung dargestellt ist,

Fig. Ic und

Fig. Id weitere mögliche Meridianschnitte von Schleifringen mit den jeweils dazugehörenden Bürsten,

Fig. 2a einenAxialschnitt einer Anordnung mit luftgekühlten Bürsten mit elastischen und schwingungsdämpfenden Befestigungselementen,

Fig. 2b die zum Gegenstand der Fig. 2a zugehörige Vorderan- -.... sieht,

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Fig. 3a einenAxialschnitt eines Ausführungsbeispiels mit flüssigkeitsgekühlten Kühlkörpern mit elastischen und echwingungsdämpfenden Befestigungselementen,

Fig. 3b die zum Gegenstand der Fig. 3a zugehörige Vorderansicht,

Fig. Ha die Hälfte eines Axialschnittes einer Schleifring- und Bürstenanordnung samt Führung und federnde» Mitteln, und

Fig. ¹Ib einen Quadranten der zum Gegenstand der Fig. la gehörenden. Vorderansicht.

Anhand der Beispiele werden nachstehend weitere Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes dargelegt und hierbei auch die Wirkungsweise der Anordnung erläutert,

Gemäss Fig. la besteht der bürstenbestückte ringförmige Bürstenträger 2 im wesentlichen aus wenigstens einem wasserdurchströmten Rechteckhohlleiter, an dessen Innenseite die Bürsten mittels in der Fig. nicht dargestellter Kupferamaturen befestigt sind. Der Bürstenträger 2 wird durch die schematisch dargestellte Rollbandfeder I¹J mittels des Widerlagers 17 in Achsrichtung der elektrischen Maschine gegen den konischen Schleifring 1 gepresst.

Die an der Lauffläche des Schleifringes 1 entstehende Verlust-

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wärme wird einerseits durch die Bürstenßvon kompakter Struktur auf sehr kurzem Weg mit relativ kleinem Temperaturgefälle an den flüssigkeitsgekühlten Bürstenträger 2 abgeführt, anderseits gewährleisten die parallel bezüglich der konischen Oberfläche des Schleifringes 1 und zugleich radial verlaufend angeordneten Kühlkanäle 16 mit vorzugsweise kreisrundem Querschnitt sowie

das an der Oberfläche des Schleifringes 1 vorhandene Netz von Kühlnuten 16a eine sehr wirkungsvolle Eigenventilation des Schleifringes 1, so dass für die Kühlung der Schleifringoberfläche kein zusätzlicher Ventilator notwendig ist.

Aus Pig. Ib ist die Zweiteilung des ringförmigen Bürstenträgers 2 ersichtlich, wobei die Zufuhr der Kühlflüssigkeit mittels der Zuleitung 18 erfolgt und sich der Flüssigkeitsstrom dann in Richtung der Pfeile 19 auf. die beiden Hälften des Bürstenträgers 2 aufteilt, wieder vereinigt und abgeleitet wird. Die übrigen Positionen der Fig. Ib entsprechen denjenigen der Fig.la.

In Fig. Ic weist der Meridianschnitt des Schleifringes 1 eine konvexe Form la auf. Die Schleiffläche hat ausführungsgemäss die Raumform einer zu den Bürsten 3 hin konvexe Zone einer Regelfläche.

Fig. Id zeigt das gleiche wie Fig. Ic nur mit dem Unterschied, dass die. Schleiffläche zu den Bürsten 3 hin konkav Ib ausgebildet ist, also z.B. aus einer Zone eines einschaligen Hyperboloides oder näherungsweise aus einem Ausschnitt der Dreh-

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fläche eines Kreisbogens um die Maschinenachse besteht.

In den Fig. Ic und Id sind die Kühlkanäle wieder mit 16, die Kühlnuten mit 16a bezeichnet. Sie sind entsprechend der Fig. la an der zu kühlenden Schleifringfläche vorgesehen und mit ihren Achsen zur Schleifringoberfläche annähernd parallel angeordnet.

Ist eine Flüssigkeitskühlung der Bürsten 3 nicht möglich oder unerwünscht, so lässt sich eine wirksame Luftkühlung der Bürsten 3 dadurch erreichen, dass zwischen diesen und dem Bürstenträger 2 luftgekühlte Kühlkörper 21a eingeschaltet werden.

In Fig. 2a und 2b ist eine Anordnung mit luftgekühlten Bürsten dargestellt. Die vom Schleifring 1 geförderte Kühlluft wird durch eine Luftführungshaube 22 in Richtung der luftgekühlten Kühlkörper 21a umgelenkt, wie durch die strichlierten Pfeile angedeutet ist. Die Kühlkörper 21a sind über elastische und schwingungsdämpfende Befestigungselemente 23 mit dem nicht wassergekühlten Bürstenträger 2a verbunden und die Bürsten 3 mit ihren Armaturen 20 an die Kühlkörper 21a festgeschraubt. Zur Erzielung einer gleichmässigen Stromverteilung können die elastischen und schwingungsdämpfenden Befestigungselemente 23 hierbei ganz oder

teilweise aus Bimetallbändern bestehen, die bei Veränderung ihrer Erwärmung infolge Verungleichmässigung der Stromverteilung durch' Formänderung eine Veränderung des Bürstenkontaktes mit dem Effekt einer.V.erKleichmässigung der Stromverteilung herbeiführen. ; In Fig. 3a und 3b ist eine Anordnung entsprechend den Fig. 2a und 2b dargestellt, jedoch eind die Kühlkörper 21b flüesigkeitsgekühlt, wobei die Kühlflüssigkeit durch die Kühlkörper 21b

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sowie durch die zwischen den Kühlkörpern 21b angeordneten Verbindungselemente 24 von einem Kühlkörper 21b zum nächsten geleitet wird. Zum Zwecke der zusätzlichen Dämpfung von Bürstenschwingungen können die Verbindungselemente 24 aus schwing gungsdämpfendem Material ausgeführt sein.

Auch in den Pig. ¹Ia und 4b sind jene Teile, die bereits in den vorhergehenden Figuren dargestellt sind, wieder gleichbezeichnet. Hierbei ist der Schleifring mit 1 und die Welle mit 15 benannt. Die Kühlkanäle sind mit 16, die Kühlnuten mit 16a, die wassergekühlten Bürstenträger mit 2, die Bürstenarmaturen mit 20 und die noch ganzen oder leicht angeschliffenen sowie die zum Teil oder ganz abgeschliffenen Bürsten mit 3 numeriert. Durch Zwischenschaltung von Federn7 zwischen die einzelnen Bürstenträger 2 wird bei der von Bürstenträger 2 zu Bürstenträger 2 in axialer Richtung erfolgenden Schubkraftübertragung zum Schleifring 1 hin eine Entkoppelung der Bewegungen der einzelnen Bürstenträger 2 erreicht.

Der konische Schleifring 1 ermöglicht im Zusammenwirken mit den in axialer Richtung aneinandergereihten und die Bürsten 3 tragenden ringförmigen Burstenträgern2 mit den zwischen diesen geschalteten Federn 7 einen kontinuierlichen Zu- und Ablauf der Bürsten 3. Die Führung der Bürstenträger 2 besteht hierbei aus je vier am Ringumfang in radialer Richtung symmetrisch angeordneten Zentrierarmen 5 aus Isoliermaterial, deren bzgl.

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der Welle 15 nähere Enden über je ein schwingungsdämpfendes Gummifederelement 6 am Umfang des jeweiligen Bürstenträgers 2 befestigt sind, während die anderen Enden der Zentrierarme 5 mittels je einer Rolle 25 auf je einer parallel zur Achse der Maschine sich erstreckenden Führungsschiene k axial verschiebbar gelagert und mit Hilfe von je zwei beidseitig der Zentrierarme 5 angeordneten und mit ihrem einen Ende an der Führungsschiene 4 befestigten RollbandfedernM in axialer Richtung zum Schleifring 1 hin ständig unter Druckwirkung gehalten sind. Die Befestigung der Rollbandfedernt4 ist hierbei jeweils an ihrem bürstenablaufseitigen Ende ihrer Führungsbahn 26 verwirklicht, indem diese Federn I¹I mittels je eines Gelenkes 27 mittelbar an der jeweiligen Führungschiene 4 schwenkbar fixiert werden. Die jeweilige gelenkseitig.mit ihrem entrollten Ende an der Führungsbahn 26 befestigte Rollbandfeder Ik, deren aufgerollter Teil mittels eines Gleitstückes 13 an der Führungsbahn 26 geführt ist, drückt mit diesem Gleitstück 13 über ein federndes Element 28 auf die Auflagefläche 29 des jeweils freien Endes einer der Zentrierarme 5 des jeweils am weitesten vom Schleifring 1 entfernten ringförmigen Burstenträgers2.Das Anpressen der in axialer Richtung aneinandergereihten Bürstenträger 2 an den Schleifring 1 erfolgt demnach jeweils über den letztauflaufenden Bürstenträger 2 durchgehend bis zu den momentan mit seinen Bürsten 3 am Schleifring 1 auflaufenden Bürstenträger 2, wobei die vorgenannten Gummifederelemente 6, Federn

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und federnden Elemente 28 bei der Uebertragung der axialen Anpresskraft zusammenwirken und dadurch eine Schwingungsentkoppelung sowie Schwingungsdämpfung der Bürstenträger 2 gewährleisten. Infolge der zweiteiligen Ausführung der Bürstenträger können sowohl neue als auch bereits abgeschliffene Bürsten 3 tragende bzw. erst auflaufende als auch bereits ablaufende Bürstenträger 2 auch während des Laufes der elektrischen Maschine montiert bzw. demontiert werden.

Zur Stromführung sind in Richtung der Maschinenachse verstellbare, ringsegmentförmige-Sammelschienen 8 vorgesehen, die mittels sich axial erstreckenden Gleitschienen 12 geführt werden. Hierfür weisen die Ringsegmentenden Sammelschienenhalterungen 30 aus Isoliermaterial auf, die mit Hilfe von Ausnehmungen an den Gleitschienen 12 verschiebbar sind, wobei letztere durch Gleitschienenträger 31 gehalten sind. Die Bürstenträger 2 bzw. Bürsten 3 sind mittels Schrauben 32 über hochflexible Kupferlitzen 10 sowie Mehrfachsteckkontakte 9 mit den Sammelschienen 8 elektrisch leitend verbunden, wobei die letztgenannten Kontakte direkt in die Sammelschienen 8 einsteckbar sind. Pur die Stromzu- bzw. -abfuhr sind hochflexible Kabel 33 vorgesehen, die mittels Gabelstecker 11 mit den Sammelschienen 8 verbunden werden können. Nach dem Ablaufen eines abgeschliffene Bürsten 3 tragenden Bü.rstenträgers 2 kann die dazugehörige Sammelschiene 8 durch Ziehen der Gabelstecker 11 von der elektrischen Spannung getrennt und der zweiteilig ausgeführte Bürstenträger 2 gefahrlos

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demontiert werden. Die dadurch freigewordene Sammelschiene 8 kann an den Gleitschienen 12 in Richtung des Bürstenablaufes herausgezogen und an der anderen Seite der Gleitschienen 12 wieder eingeschoben werden, um sie für die Stromversorgung eines mit neuen Bürsten 3 versehenen Bürstenträgers 2 bereitzustellen. Die im Zuge des Bürstenablaufes erforderliche Veränderung des Kraftangriffes der Gleitstücke 13 der Rollbandfedern 14 erfolgt in einfachster Weise dadurch, dass die Gleitstücke 13 von den Auflageflächen 29 der Zentrierarme 5 des jeweiligen im Betrieb befindlichen, zuletztauflaufenden Bürstenträgers 2 nacheinander ausser Eingriff gebracht und auf die Auflagefläche 29 des zuletzt neuhinzugefügten Bürstenträgers 2 umgesetzt werden. Da die total wirksame Kraft auf die im Betrieb befindlichen bürstenbestückten ringförmigen Bürstenträger 2 während des letztbeschriebenen Vorganges nur um ca. V8 reduziert wird, hat dieser Vorgang praktisch keinen Einfluss auf die Kontaktgüte der Schleifring- und Bürstenanordnung.

Selbstverständlich können bei der Ausfühcung der Erfindung nach Fig. 4a und Fig. 4b auch luftgekühlte Kühlkörper 21a nach Fig. 2a und Fig. 2b oder flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper 21b nach Fig. 3a und Fig. 3b oder luft- und flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper vorgesehen sein.

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Claims

- 18 - 40/74 D Patentansprüche

1.^ Schleifring- und Bürstenanordnung für rotierende elektrische Maschinen, insbesondere Turbomaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens annähernd parallel zu seiner Schleiffläche von Kühlkanälen (16) durchsetzte Schleifring (1) eine durch Kühlnuten (16a) unterbrochene Schleiffläche aufweist, die zumindest näherungsweise die Form einer zur Schleifring- und Maschinenachse symmetrischen Regelflächenzone mit achsschiefen Flächenerzeugenden besitzt, und dass die an Bürstenträgern (2, 2a) in Umfangsrichtung nebeneinander befestigten Bürsten (3) Bürstenkränze bilden, die mit Hilfe einer federnde Mittel (6, 7,14,2 8) aufweisenden Führung (4,5,25) in Richtung der Maschinenachse kontinuierlich aufeinanderfolgend am Schleifring (1) koaxial angeordnet sind.

2. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleiffläche des Schleifringes (1) aus einer Zone einer abwickelbaren oder nichtabwickelbaren Regelfläche besteht.

3". Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanlle (16) sowie die Kühlnuten

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(16a) der Schleiffläche des Schleifringes (1) eine radiale Richtung aufweisen, die die Schleifringachse schneidet oder windschief kreuzt.

4. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleiffläche ein Netz von Kühlnuten (16a) aufweist.

5. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungen der Kühlnuten (16a) den Erzeugendenrichtungen der Regelfläche bzw . Regelflächenzone entsprechen.

6. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (2) aus zwei halbringförmigen Rohren mit je einer Zuleitung (18) sowie Ableitung für die Kühlflüssigkeit besteht, und die Bürsten (3) über Bürstenarmaturen (20) am Bürstenträger (2) befestigt sind (Fig. 4a und Hb).

7. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Schleifring (1) belüfteten Bürsten (3) mit luftgekühlten Kühlkörpern (21a) oder mit flüssigkeitsgekühlten Kühlkörpern (21b) ausgestattet sind (Fig. 2a und 2b sowie Fig. 3a und 3b).

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8. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die luft- oder flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper (21a, 21b) über elastische und schw ingungsdämpfende Befestigungselemente (23) am Bürstenträger (2,2a) befestigt sind (Fig. 2a und 2b sowie Fig. 3a und 3b).

9. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (23) aus Bimetallpaketen bestehen.

10. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Luftführungshaube (22), die die durch den Schleifring (1) mittels der Kühlkanäle (16) sowie der Kühlnuten (16a) geförderte Kühlluft in Richtung der luftgekühlten Kühlkörper (21a) lenkt (Fig. 2a und 2b).

11. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper (21b) durch schwingungsdämpfende Verbindungselemente (2t) miteinander verbunden sind (Fig. 3a und 3b).

12· Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des oder der Bürstenträger (2,2a) aus radial angeordneten Zentrierarmen (5)

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besteht, deren achsnähere Enden über in Richtung der Maschinenachse federnde Gummifederelemente (6) am Umfang des jeweiligen Bürstenträgers (2,2a) gleichverteilt befestigt sind, während die anderen Enden der Zentrierarme (5) mittels je einer Rolle (25) auf je einer parallel zur Achse der Maschine sich erstreckenden Führungsschiene (4) verschiebbar angeordnet und mittels je einer an der Führungsschiene (4) befestigten Rollbandfeder (14) in Richtung der Maschinenachse zum Schleifring (1) hin ständig unter Druck, gehalten sind (Fig. 4a und 4b).

13. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Maschinenachse mehrere gleichartige Bürstenträger (2,2a) aufeinanderfolgend angeordnet sind, derart, dass deren mit dem Schleifring (1) im Eingriff gelangende Bürstenkränze hintereinander auf die Schleiffläche koaxial auflaufen und nach dem Abschleifen der Bürsten (3) vom Schleifring (1) ablaufen, wobei zwischen den Bürstenträgern (2,2a) in axialer Richtung wirkende Federn (7) angeordnet sind (Fig. 4a und 4b).

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