DE2609834A1

DE2609834A1 - Impraegnierte kohlebuerste fuer elektrische maschinen

Info

Publication number: DE2609834A1
Application number: DE19762609834
Authority: DE
Inventors: Winfried Diegelmann; Heinz Groelz; Jochen Klatt; Guenter Ing Grad Schardt
Original assignee: Schunk and Ebe GmbH
Current assignee: Schunk and Ebe GmbH
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1977-09-15
Also published as: DE2609834C3; DE2609834B2

Description

Imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen
Die Erfindung betrifft eine imprägnierte Kohlebürste mit verbesserten Laufeigenschaften und erhöhter Verschleißfestigkeit für Stromabnahmevorrichtungen an elektrischen Maschinen.
Kohlebürsten aus Hartbrandkohle oder Elektrographit werden häufig mit verschiedenen organischen oder anorganischen Substanzen oder auch Gemischen imprägniert, wobei der mit der Imprägnierung verfolgte Zweck im einzelnen unterschiedlich sein kann. Im allgemeinen soll Jedoch immer eine Verbesserung der Laufeigenschaften und eine Erhöhung der Lebensdauer der Bürsten erzielt werden.
Imprägnierungen der Bürsten mit Fetten, Ölen oder Wachsen sollen beispielsweise einen Schmierfilm auf der Kollektorlauffläche bzw. auf dem Schleifring erzeugen. Hierdurch wird bereits eine Verbesserung des Laufverhaltens sowie eine Reduzierung des Verschleißes erzielt. In vielen Fällen ist diese Verbesserung Jedoch nicht ausreichend, da auch bei Verwendung von hochschmelzenden Fetten oder Wachsen die günstige Wirkung nur für eine gewisse Zeit gegeben ist, wenn z. B. erhöhte Betriebstemperaturen vorliegen. In solchen Fällen wirken diese Mittel vorwiegend nur als Einlaufhilfen, da sie schon nach relativ kurzer Zeit durch die Temperatureinwirkung flüssig werden und aus den Bürsten austreten. Hierdurch kann sich als weiterer Nachteil bei aussetzendem Betrieb ein Festsetzen der Bürsten an den Halterwänden durch das ausgetretene Imprägniermittel ergeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kohlebürste zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet, die insbesondere ein Imprägniermittel enthält, das während der gesamten Laufzeit der Bürste auch bei erhöhten Betriebstemperaturen nicht austritt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer imprägnierten Kohlebürste gelöst, die als Imprägniermittel ein nichtschmelzendes Fett und/oder ein nichtschmelzendes Wachs und/oder ein nichtfließendes Öl enthält Das in der,Kohlebürste befindliche Imprägniermittel besteht aus einem Fett, Wachs oder Öl auf synthetischer, mineralischer, tierischer oder pflanzlicher Basis, das mit einem Geliermittel auf anorganischer und/oder organischer Basis innig vermischt und dadurch in einen nichtschmelzenden bzw. nichtfließenden härteren und abriebfesteren Zustand überführt ist.
Vorzugsweise besteht das als Komponente des Imprägniermittels verwendete Geliermittel aus Montmorillonitschuppen, deren Oberflächen mit langkettigen Kohlenwasserstoffen überzogen sind.
Die erfindungsgemäße Kohlebürste kann auch weitere, die Gleiteigenschaften verbessernde anorganische und/oder organische Zusätze enthalten, die vorzugsweise als Bestandteil des Imprägniermittels vorliegen. Als Zusätze kommen beispielsweise Metallsulfide, Metalloxide oder PTFE-Pulver in Frage.
Zur Herstellung erfindungsgemäßer Kohlebürsten wird zunächst Kohlenstoffmaterial wie Hartbrandkohle oder Elektrographit in üblicher Weise hergestellt und dann nach der Vakuum-Druck-Methode imprägniert. Das erfindungsgemäß verwendete Imprägniermittel besteht aus einer kalten 0,1 bis 30 Gew.-igen Lösung bzw. Dispersion eines nicht schmelzenden Fettes und/oder eines nichtschmelzenden Wachses und/oder eines nichtfließenden Öles in einem Halogenkohlenwasserstoff, wie z. B. Trichloräthylen. An der Oberfläche des Kohlenstoffmaterials anhaftende Imprägniermittelreste werden durch Tauchen in heißem Trichloräthylen abgespült. Anschließend werden die Kohlenstoffkörper bei etwa 80 OC getrocknet, um das Lösungsmittel auszutreiben. Der im Kohlematerial verbleibende Imprägniermittelanteil beträgt 0,1 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des imprägnierten Kohlematerials.
Zur Erläuterung der Erfindung soll im folgenden die Art des Imprägniermittels naher beschrieben werden. Grundlage des Imprägniermittels ist ein Fett, Wachs oder Öl auf synthetischer, mineralischer, tierischer oder pflanzlicher Basis.
Dieses wird durch Zugabe eines organischen und/oder anorganischen Geliermittels, wobei eine innige Vermischung beider Komponenten unerläßlich ist, so modifiziert; daß es bei höheren Temperaturen seine Stabilität und Zähigkeit behält, also nicht schmilzt und nicht ausfließt. Die Herstellung derartiger nichtschmelzender Fette, Wachse oder Öle ist bekannt, eine Verwendung als Imprägniermittel für Kohlebürsten ist Jedoch neu. Der technische Fortschritt wird dadurch deutlich, daß ein Imprägniermittelaustritt selbst bei einer Betriebstemperatur von 300 °C nicht eintritt, während herkömmliche Imprägniermittel bereits bei ca. 150 °C schen nach relativ kurzer Zeit aus der Bürste ausgetreten sind und die günstige Wirkung auf das Laufverhalten nicht mehr gegeben ist.
Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäß imprägnierten Bürsten wird durch die folgenden Versuchsvergleichsergebnisse klar herausgestellt.
In einem Laufversuch auf einer Kleinkohlenprüfmaschine wurden Bürsten der gleichen Kohlequalität geprüft: 1. unimprägnierte Bürsten 2. mit hochschmelzendem Paraffin imprägnierte Bürsten 3. erfindungsgemäß mit- nichtschmelzendem Fett imprägnierte Bürsten Die Bürsten liefen bei einer Stromdichte von 6 A/cm² auf einem kurzgeschlossenen Kollektor, wobei die Drehzahl in verschiedenen Stufen verändert wurde. Gemessen wurde Jeweils die Kollektortemperatur, der Bürstenverschleiß und der Reibwert.
Die Ergebnisse, die in Tabelle 1 zusammengefaßt wurden, zeigen deutlich den Vorteil der erfindungsgemäßen Imprägnierung auf das mechanische Laufverhalten der KohlebUrsten.
So hat z. B. die erfindungsgemäß imprägnierte Kohlebürste bei einer Umfangsgeschwindigkeit des Kollektors von 20 m/sec nur einen Verschleiß von 2um/h, während die mit Paraffin imprägnierte Kohlebürste einen Verschleiß von 6/um/h hat.
Die Tabelle zeigt, daß bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 40 bzw. 50 m/s nur noch die erfindungsgemäße Kohlebürste brauchbar ist.

Tabelle 1 - Ergebnisse der Laufversuche

Bürstenmaterial 1. unimprägniert 2. mit Paraffin imprägniert 3. mit nichtschmelzendem

Fett imprägniert

Meßgröße Koll.- Bürsten- Reib- koll.- Bürsten- Reib- Koll.- Bürsten- Reib-

Temp. ver- wert Temp. ver- wert Temp. ver- wert

°C schleiß °C schleiß °C schleiß

/um/h /um/h /um/h

Umfangsge-

schwindig-

keit (m/s)

20 113 7,3 1,8 110 6,0 1,4 70 2,0 0,09

30 150 10,7 2.4 135 8,7 1,9 80 2,7 1,1

40 200 18,3 3,3 190 13,3 2,6 120 8,3 1,4

50 175 15,0 1,8

Claims

Patent ansprüche 1. Imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen mit verbesserten Laufeigenschaften und erhöhter Verschleißfestigkeit, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Kohlebürste als Imprägniermittel ein nichtschmelzendes Fett undloder ein nicht schmelzendes Wachs und/oder ein nichtfließendes Ö1 enthält.
2. Kohlebürste nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das in der Kohlebürste befindliche Imprägniermittel aus einem Fett und/oder Wachs und/oder Ö1 auf synthetischer, mineralischer, tierischer oder pflanzlicher Basis besteht, das mit einem Geliermittel auf anorganischer und/oder organischer Basis innig vermischt ist und dadurch in einen nicht schmelzenden bzw. nichtfließenden, härteren und abriebfesteren Zustand überführt ist.
3. Kohlebürste nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das als Komponente des Imprägniermittels in der Kohlebürste befindlishe Geliermittel aus Montmorillonitschuppen, deren Oberflächen mit langkettigen Kohlenwasserstoffen überzogen sind, besteht.
4. Kohlebürste nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kohlebürste weitere, am sich bekannte, die Gleiteigenschaften verbessernde Zusätze enthält.
5. Kohlebürste nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das in der Kohlebürste befindliche Imprägniermittel weitere die Gleiteigenschaften verbessernde anorganische und/oder organische Zusätze, wie beispielsweise Metallsulfide, Metalloxide und PTFE-Pulver enthält.
6. KohlebUrste nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kohlebürste 0,1 bis 25 Gew.-* Imprägniermittel, bezogen auf das Gewicht der imprägnierten Kohlebürste, enthält.
7. Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste nach Anspruch 1 bis 6, d a du r c h g e k Ç n n z e i c h -n e t , daß die fertige Kohlebürste mit einer 0,1 bis 30 Gew,-*igen Lösung des Imprägniermittels in Halogenkohlenwasserstoff nach der Vakuum-Druck-Methode imprägniert wird, daß an der Oberfläche anhaftende Imprägniermittelreste durch Tauchen in heißem Trichloräthylen abgespült werden und daß durch Trocknen bei etwa 80 oC das Lösungsmittel ausgetrieben wird.
8. Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürste nach Anspruch 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß das für die Herstellung der Kohlebürste vorgesehene Kohlenstoffmaterial in Plattenform gemäß Anspruch 7 imprägniert wird und daß anschließend aus diesen Kohlenstoffplatten Kohlebürsten geschnitten werden.