DE4330547A1

DE4330547A1 - Kohlebürste sowie Verfahren zum Imprägnieren einer solchen

Info

Publication number: DE4330547A1
Application number: DE4330547A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Sperling; Harald Friedrich
Original assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Current assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: EP0647993B1; EP0647993A3; US6068926A; ES2144021T3; EP0647993A2; DE4330547C2; ATE190760T1; DE59409203D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste, die mit einem Imprägniermittel imprägniert ist, insbesondere Kohlebürste für stark beanspruchte Werkzeuge. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Imprägnieren einer Kohlebürste oder eines Kohleriegels.

Aus der US 949 988 ist eine imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen mit einem Imprägniermittel, das Fett, Wachs oder Öl als Schmiermittel enthält, bekannt. Die Imprägniermittel sind bei Normaltemperatur entweder flüssig oder fest und werden in einem Imprägnierbad, in dem die Kohlebürste imprägniert wird, auf eine Temperatur gleich oder über dem Schmelzpunkt des Schmiermittels gebracht. Wird z. B. Petroleumgelee als Imprägniermittel benutzt, wird die Im prägniertemperatur auf ungefähr 100°C eingestellt. Nach dem Imprägniervorgang wird die Kohlebürste bei einer Temperatur nachbehandelt, die wenigstens so hoch ist wie die maximale Betriebstemperatur.

In der DE 26 09 834 C3 wird eine imprägnierte Kohlebürste beschrieben, die als Imprägniermittel ein nichtschmelzendes Fett, ein nichtschmelzendes Wachs oder ein nichtfließendes Öl enthält, wobei das Fett, Wachs oder Öl des Imprägnier mittels mit einem Geliermittel aus Montmorillonitschuppen, deren Oberflächen mit langkettigen Kohlenwasserstoffen überzogen sind, innig vermischt und dadurch in den nichtschmelzenden bzw. nicht fließenden, härteren und abriebfesten Zustand überführt ist. Das Imprägnieren erfolgt nach der Vakuum-Druck-Methode.

Imprägnierte Kohlebürsten nach der DE 26 09 834 C3 haben sich überaus bewährt und zeigen in ihrem Einsatz Vorteile in bezug auf gute Kommutierung, geringere Funkstörung, hohe Lebensdauer und Einsatzmöglichkeit bei hoher Leistung. Wünschenswert wäre es jedoch, wenn weitere Vorteile in bezug auf den Bürsten verschleiß, Kollektorverschleiß oder die beim Betrieb auftretenden Kollektortempe ratur bzw. die Laufdauer der Maschine gegeben wären, insbesondere dann, wenn ein Einsatz in Maschinen mit temperaturempfindlichen Kommutatoren, die asbest frei sind, erfolgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kohlebürste bzw. ein Verfahren zum Imprägnieren einer solchen der zuvor beschriebenen Art so weiter zubilden, daß weitere Verbesserungen des mechanischen Laufverhaltens der Kohlebürste erzielbar ist und insbesondere ein unproblematischer Einsatz bei asbestfreien Kommutatoren möglich ist. Dabei soll das verwendete Imprägnier mittel selbst umweltverträglich sein.

Das Problem wird bei einer Kohlebürste dadurch gelöst, daß die Kohlebürste mit einem modifizierten Siloxan imprägniert ist.

Vorzugsweise kann es sich bei dem Siloxan um ein Polyethersiloxan folgender Struktur handeln:

R = Polyether.

Bei den entsprechenden Siloxanen kann es sich um Copolymere von Polymethylsi loxanen mit Ethylenoxid-/Propylenoxidsegmenten handeln.

Insbesondere wird jedoch als modifiziertes Siloxan ein durch langkettige Alkyl und/oder Alkylarylreste modifiziertes Polymethylsiloxan chemischer Strukturen wie:

R = Alkylaryl
oder

R = Alkyl oder Alkyl + Polyether
handeln.

Kommen entsprechende erfindungsgemäß imprägnierte Kohlebürsten zum Einsatz, so konnte überraschenderweise eine wesentliche Absenkung der Kommutatortem peratur und eine Erhöhung der Lebensdauer sowie eine deutliche Reduzierung des Kommutatorangriffs festgestellt werden. Somit sind entsprechende Kohlebürsten insbesondere für einen Einsatz in Maschinen geeignet, die asbestfreie Kommutato ren aufweisen.

Eine Verringerung des Bürsten-Kollektorverschleißes sowie eine Verringerung der Kollektortemperatur konnte insbesondere dann erreicht werden, wenn das Im prägniermittel der Kohlebürste ungefähr 0,5 bis 15 Gewichtsprozent beträgt.

Verfahrensmäßig wird das Problem dadurch gelöst, daß die Kohlebürste bzw. der Kohlenriegel in einer das Imprägniermittel enthaltenden Emulsion imprägniert wird, wobei das Imprägniermittel ein modifiziertes Siloxan zuvor beschriebener Art ist.

Überraschenderweise hat sich ferner gezeigt, daß das Imprägnieren mit dem erfindungsgemäßen Imprägniermittel nicht nach der Vakuum-Druck-Methode erfolgen muß, sondern daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel nur über einen gewissen Zeitraum in die Emulsion eingetaucht zu werden. Bevorzugterweise liegt der Zeitraum zwischen 0,5 und 5 Stunden, insbesondere bei 1,5 bis 2,5 Stunden. Anschließend wird die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel abgetropft und sodann vorzugsweise durch Schleudern bei einer Temperatur zwischen 50 und 90°C, insbesondere in etwa bei 80°C getrocknet. Sodann ist die Kohlebürste unmittelbar einsatzbereit bzw. der Kohleriegel konnte unmittelbar zu einer Kohlebürste gewünschter Geometrie bearbeitet werden.

Erfindungsgemäß wird als Emulgator Wasser und als Imprägniermittel eine um weltverträgliche Substanz verwendet, die zu einer Gesundheitsgefährdung nicht führen kann. Ferner ist es nicht erforderlich, daß die Kohlebürste nach dem Imprägnieren heiß gespült wird, so daß auch keine unerwünschten Dämpfe auf treten.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, sondern auch aus dem nachfolgend wiedergegebenen Beispiel.

Ein durch langkettige Alkylreste modifiziertes Polymethylsiloxan wurde mit Wasser verrührt, wobei der Gewichtsanteil des Imprägniermittels 5% betrug. Das Homo genisieren zur Herstellung der Emulsion erfolgte bei Raumtemperatur. Nach Herstellung der Emulsion wurde sodann die Kohlebürste über einen Zeitraum von in etwa 2 Stunden in die auf 80°C erwärmte Emulsion getaucht und anschließend herausgezogen, um die Emulsion abtropfen zu lassen. Anschließend erfolgte ein Trockenschleudern der Kohlebürste bei einer Temperatur von 80°C, ohne daß ein Nachspülen erfolgte.

Eine Überprüfung der Kohlebürste hat gezeigt, daß der Gewichtsanteil des Im prägniermittels in etwa 5% betrug.

Eine entsprechende Kohlebürste wurde sodann in eine Stichsäge eingebaut, um Laufzeit, Bürstenverschleiß, Kollektorverschleiß, erreichte Laufdauer und Kollek tortemperatur zu bestimmen. Die Laufversuche wurden sodann mit einer Kohlebür ste verglichen, die mit bekannten Imprägniermitteln imprägniert worden sind. Als Ergebnis konnte festgestellt werden:

Claims

1. Kohlebürste, die mit einem Imprägniermittel imprägniert ist, insbesondere Kohlebürste für stark beanspruchte Werkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürste mit einem modifizierten Siloxan imprägniert ist.

2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Siloxan ein Polyethersiloxan ist.

3. Kohlebürste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyethersiloxan folgende Struktur aufweist: R = Polyether.

4. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Siloxan ein modifiziertes Polymethylsiloxan ist.

5. Kohlebürste nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymethylsiloxan durch langkettige Alkyl- und/oder Alkylarylreste modifiziert ist.

6. Kohlebürste nach zumindest Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Polymethylsiloxan folgende Struktur aufweist: R = Alkylaryl.

7. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Polymethylsiloxan folgende Struktur aufweist: R = Alkyl oder Alkyl + Polyether.

8. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die imprägnierte Kohlebürste 0,5 bis 15 Gew. % Imprägniermittel ent hält.

9. Verfahren zum Imprägnieren einer Kohlebürste oder eines Kohleriegels, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel in einer modifiziertes Siloxan als Imprägniermittel enthaltenden Emulsion imprägniert wird.

10. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel in der das modifizierte Siloxan enthaltende Emulsion über eine Zeitraum t mit vorzugsweise 0,5 < t < 5 h bei einer Temperatur von etwa 50°C bis 90°C, vorzugsweise in etwa 80°C getaucht, anschließend durch Abtropfen überschüssige Emulsion entfernt und schließlich bei einer Temperatur T mit vorzugsweise 50°C < T < 90°C getrocknet wird.

11. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel während des Trocknens geschleu dert wird.

12. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel in einer 2 bis 10 Gew.% modifi ziertes Siloxan enthaltenden Emulsion mit vorzugsweise Wasser als Emulga tor getaucht wird.