DE3431533C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine imprägnierte Kohle­ bürste 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 Be­ triebseigenschaften verbessert. Beispiele solcher Imprä­ gniermittel sind Fette, Wachse, Paraffine, natürliche und künstliche Harze. Es ist schließlich auch bekannt, zur Erzeugung eines auch unter trockenen atmosphäri­ schen Bedingungen hinreichend funktionsfähigen Gleit­ films Bürsten mit Halogenderivaten von Alkanen oder Alkenen, z. B. Trichlorethylen, mit chlorierten ver­ bindungen des Benzols und Naphthalins und besonders mit chlorierten höhermolekularen Kohlenwasserstoffen zu imprägnieren (DE-AS 10 90 304). Die als Chlorparaffine bezeichneten verbindungen enthalten wenigstens acht Kohlenstoffatome und etwa 40 bis 60 Gew.% Chlor.

Ein wichtiger, die Funktionsfähigkeit der Bürste beein­ trächtigender Parameter ist die vom Gleitkontakt aus­ gehende 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 Stör­ pegels mit diesen Mitteln ist gegebenenfalls sehr groß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, elek­ trische 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 Chlor­ silane bzw. Siloxane verstanden, deren organische Reste Chlor enthalten und durch Hydrolyse oder Alkoholyse chlo­ rierte Silanole bilden, die sofort weiter zu einer hoch­ molekularen Substanz kondensieren. Das Kondensationspro­ dukt ist im wesentlichen ein chloriertes Organopoly­ siloxan. 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 aue der Gruppe chlorierte Organochlor­ silane oder chlorierte Organosiloxane enthalten. Geeig­ nete verbindungen sind im Temperaturbereich zwischen etwa 0 und 100°C flüssig oder löslich. Bevorzugte Lösungsmittel sind besonders Ketone, Ester und aro­ matische 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 ver­ gleichsweise kleine Zähigkeit, was die Imprägnierung erleichtert. Bevorzugte Imprägniermittel sind chlorierte Organochlorsilane, die bei den normalen Arbeitstempera­ turen 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 Be­ dingungen 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 und die imprägnierte Bürste auf etwa 1475°C zu erhitzen (SU-PS 1 97 737). Da das Imprägniermittel dabei pyrolysiert, enthält die gebrauchsfertige Bürste kein Organopolysiloxan. Nach den der Erfindung zugrunde­ liegenden 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 im­ prägnierten und einer nichtim­ prägnierten Bürste,

Fig. 2 die Störleistung als Funktion der Frequenz einer imprägnierten und einer nichtimprägnierten Bürste.

In Fig. 1 ist der Funkstörspannungs-Pegel einer Schlag­ bohrmaschine, Leistung 1000 W, dargestellt. Der Kurvenzug A wurde gemessen (DIN 57 875) für nicht­ imprägnierte 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°C 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 57 875). Imprägniert wurde mit einer 15%igen Lösung von 1.3.3.3 Tetrachlorpropylmethyltrimethoxy­ silan in Benzol. Die Erhitzungsdauer in Wasserdampf betrug etwa 15 min, der Imprägniermittelgehalt etwa 4%.

Claims (4)

1. Imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen dadurch gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, daß die Bürste 0,5 bis 5% chlorhaltige Polymere enthät.

3. Verfahren zum Herstellen einer Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste mit einer Verbindung aus der Gruppe chlorierte Organochlorsilane und chlorierte Organo­ siloxane imprägniert und zur Vernetzung des Imprägniermittels in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste mit einer Lösung imprägniert wird, die als Lösungsmittel Ketone, Ester oder aromatische Kohlen­ wasserstoffe enthält.