DE3431533A1

DE3431533A1 - Kohlebuerste fuer elektrische maschinen

Info

Publication number: DE3431533A1
Application number: DE19843431533
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl.-Chem. Dr.rer.nat. 5307 Wachtberg Kindler
Original assignee: Ringsdorff Werke GmbH
Current assignee: SGL Group GmbH Werk Ringsdorf
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1984-08-28
Publication date: 1986-03-06
Also published as: CH669071A5; JPS6168874A; DE3431533C2

Description

Kohlebürste für elektrische Maschinen
Gegenstand der Erfindung ist eine imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Unter dem Begriff "Kohlebürste" werden aus Kohlenstoff, natürlichem oder künstlichem Graphit, Gemischen dieser Stoffe, gegebenenfalls auch mit metallischen Zusätzen, bestehende Kontaktstücke für elektrische Gleitkontakte, besonders für dynamoelektrische Maschinen verstanden.
Zur Anpassung an die variablen Betriebsbedingungen sind Bürsten in der Regel mit einem Imprägniermittel versehen, welches Kommutierungsfähigkeit, Verschleiß und andere Betriebseigenschaften verbessert. Beispiele solcher Imprägniermittel sind Fette, Wachse, Paraffine, natürliche und künstliche Harze. Es ist schließlich auch bekannt, zur Erzeugung eines auch unter trockenen atmosphärischen Bedingungen hinreichend funktionsfähigen Gleitfilms Bürsten mit Halogenderivaten von Alkanen oder Alkenen, z.B. Trichlorethylen, mit chlorierten Verbindungen des Benzols und Naphthalins und besonders mit chlorierten höhermolekularen Kohlenwasserstoffen zu imprägnieren (DE-AS 1 090 304). Die als Chlorparaffine bezeichneten Verbindungen enthalten wenigstens acht Kohlenstoffatome und etwa 40 bis 60 Gew.% Chlor.
Ein wichtiger, die Funktionsfähigkeit der Bürste beeinträchtigender Parameter ist die vom Gleitkontakt ausgehende Funkstörung. Es ist bekannt, Funkstörspannung, Störleistung, Dauer und Häufigkeit der Störung durch bauliche Veränderungen der elektrischen Maschinen, durch Drosselspulen und dgl. zu vermindern. Der technische Aufwand für die Einstellung eines normgerechten Störpegels mit diesen Mitteln ist gegebenenfalls sehr groß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, elektrische Gleitkontakte durch eine Imprägnierung der Kontaktbürste zu entstören.
Die Aufgabe wird mit einer Kohlebürste gelöst, die chlorhaltige Polymere enthält, die durch Vernetzung wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe chlorierte Organochlorsilane und chlorierte Organosiloxane gebildet sind.
Unter dem Begriff "chlorierte Organochlorsilane" und chlorierte Organosiloxane" werden im folgenden Chlorsilane bzw. Siloxane verstanden, deren organische Reste Chlor enthalten und durch Hydrolyse oder Alkoholyse chlorierte Silanole bilden, die sofort weiter zu einer hochmolekularen Substanz kondensieren. Das Kondensationsprodukt ist im wesentlichen ein chloriertes Organopolysiloxan. Vorzugsweise enthält die Bürste 0,5 bis 5 % des chlorhaltigen Polymeren, größere Gehalte können für sehr schwierige Bedingungen nötig sein, Gehalte unter 0,5 % ergeben häufig keinen ausreichenden Effekt.
Zur Herstellung der imprägnierten Bürste taucht man den Bürstenkörper in eine Schmelze oder bevorzugt eine Lösung, die Verbindungen aus der Gruppe chlorierte Organochlor- silane oder chlorierte Organosiloxane enthalten. Geeignete Verbindungen sind im Temperaturbereich zwischen etwa 0 und 100 OC flüssig oder löslich. Bevorzugte Lösungsmittel sind besonders Ketone, Ester und aromatische Kohlenwasserstoffe. Zweckmäßig verwendet man Lösungen, die eine technisch einfache Einstellung des vorgesehenen Imprägniermittelgehalts in der Bürste durch Änderungen der Konzentration ermöglichen. Zur Einstellung des bevorzugten Gehalts enthalten die Lösungen etwa 5 bis 25 % chlorierte Organochlorsilane bzw. Organosiloxane. Lösungen haben zudem eine vergleichsweise kleine Zähigkeit, was die Imprägnierung erleichtert. Bevorzugte Imprägniermittel sind chlorierte Organochlorsilane, die bei den normalen Arbeitstemperaturen schneller hydrolisiert werden und kondensieren als chlorierte Organosiloxane. Im allgemeinen reicht es aus, die Bürste in die Lösung oder Schmelze zu tauchen; oder in bekannter Weise evakuiert man die Bürste zuvor und erhöht nach Eintauchen der Bürste in die Flüssigkeit den Druck auf das Imprägniermittel.
Die Imprägnierzeit ergibt sich im wesentlichen aus Bürstengröße und Porengrößenverteilung, im allgemeinen genügen etwa 15 bis 30 min zur Durchimprägnierung des Bürstenkörpers.
Die imprägnierte Bürste wird zur Entfernung des Lösungsmittels getrocknet und bevorzugt in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre auf etwa 100 °C erhitzt, Dauer der Wärmebehandlung etwa 5 bis 30 min.
Das Imprägniermittel hydrolisiert unter diesen Bedingungen und kondensiert zu einem festen Polymeren, im wesentlichen zu chlorierten Organopolysiloxanen, der in den Poren der Bürste fixiert ist.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kohlebürsten mit Lösungen von Organopolysiloxanen zu imprägnieren 0 und die imprägnierte Bürste auf etwa 1475 C zu erhitzen (SU-PS 197 737). Da das Imprägniermittel dabei pyrolisiert, enthält die gebrauchsfertige Bürste kein Organopolysiloxan. Nach den der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnisse senken zudem nichtchlorierte Organopolysiloxane als Imprägniermittel von Bürsten den Funkstörpegel nicht und auch mit Chlorparaffinen wird keine wesentliche Verringerung des Störpegels erzielt. Der Effekt chlorierter Organopolysiloxane ist offenbar darauf zurückzuführen, daß die Patinabildung verbessert und noch gebildete Funken durch das Halogen gelöscht werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen und Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 - den Funkstörspannungs-Pegel als Funktion der Frequenz einer imprägnierten und einer nichtimprägnierten Bürste, Fig. 2 - die Störleistung als Funktion der Frequenz einer imprägnierten und einer nichtimprägnierten Bürste.
In Fig. 1 ist der Funkstörspannungs-Pegel einer Schlagbohrmaschine, Leistung 1000 W, dargestellt. Der Kurvenzug A wurde gemessen (DIN 57875) für nichtimprägnierte Bürsten, Kurvenzug B für imprägnierte Bürsten. Die Bürsten waren mit einer 8 %igen Lösung von 1.3.3.3 Tetrachlorpropylmethyldichlorsilan in Aceton imprägniert und im Wasserdampf auf 100 0C erhitzt worden. Der Imprägniermittelgehalt betrug etwa 2 %.
In Fig. 2 ist die Störleistung eines Bohrhammers, 540 W, dargestellt, betrieben mit nichtimprägnierten Bürsten (C) und imprägnierten Bürsten (D). Dargestellt ist ebenfalls die Grenze für den Funkstörgrad N (DIN 57875). Imprägniert wurde mit einer 15 %igen Lösung von 1.3.3.3 Tetrachlorpropylmethyltrimethoxysilan in Benzol. Die Erhitzungsdauer in Wasserdampf betrug etwa 15 min, der Inprägniermittelgehalt etwa 4 %.

Claims

Patentansprüche: %)i. Imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bürste chlorhaltige Polymere enthält, die durch Vernetzung wenigstens einer Verbindung aus der Gruppe chlorierte Organochlorsilane und chlorierte Organosiloxane gebildet sind.
2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bürste chlorierte Organopolysiloxane enthält.
3. Kohlebürste nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Bürste 0,5 bis 5 % chlorhaltige Polymere enthält.
4. Verfahren zum Herstellen einer Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Bürste mit einer Verbindung aus der Gruppe chlorierte Organochlorsilane und chlorierte Organosiloxane imprägniert und zur Vernetzung des Imprägniermittels in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,- dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Imprägniermittel chlorierte Organochlorsilane verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Bürste mit einer Lösung imprägniert wird, die als Lösungsmittel Ketone, Ester oder aromatische Kohlenwasserstoffe enthält.