DE594429C

DE594429C - Device to prevent damage to commutators in electrical machines as a result of excessive brush wear

Info

Publication number: DE594429C
Application number: DEC46817D
Authority: DE
Original assignee: C Conradty Nuernberg GmbH and Co KG
Current assignee: C Conradty Nuernberg GmbH and Co KG
Priority date: 1932-08-20
Filing date: 1932-08-20
Publication date: 1934-03-22

Description

Zur Verhinderung von Schäden infolge zu weit gehender Bürstenabnutzung an Kollektoren und Schleifringen von elektrischen Maschinen mit zwei Bürsten, besonders von Kleinmotoren, die sachkundiger Wartung im allgemeinen nicht unterstehen (Ventilatoren, Anlasser, Staubsauger und andere Haushaltmaschinen), wurden schon die verschiedensten Einrichtungen vorgeschlagen. Da die Be-Schädigungen der Kommutatoren dadurch entstehen, daß sich die Bürste bei zu starker Abnutzung schief stellt oder aus der Führungsbüchse herausfällt und die Kontaktfeder auf dem Kollektor zu schleifen kommt, wobei die Zerstörungen durch Verklemmungen oder durch starkes Feuern eintreten, gehen alle diese Einrichtungen darauf hinaus, die Maschine außer Betrieb zu setzen, bevor die Bürste ihre Büchse zu weit verlassen hat. Die bisher bekanntgewordenen Einrichtungen dieser Art sind jedoch noch unvollkommen oder kompliziert. So ist es bekannt, eine Bürste derartig auszubilden, daß sie bei entsprechender Abnutzung einen Geruch oder Rauch entwickelt; dies hat aber den Nachteil, daß die Unterbrechung des Stromes nicht automatisch wirkt. Jedoch auch die bekannten automatisch wirkenden Einrichtungen, z. B. die Bürste mit Schmelzstreifen, der bei entsprechender Belastung den gesamten Betriebsstrom übernimmt und durch die Joulesche Wärme zum Schmelzen gebracht wird, weisen noch Nachteile auf. Bei der Bemessung des Schmelzstreifens für die einzelnen Bürsten ist nämlich eine genaue Kenntnis der Belastung der Bürste nötig. Das Schmelzmetall, dessen Schmelztemperatur übrigens genau eingehalten werden muß, darf nicht zu stark dimensioniert werden, da es sonst nicht zum Schmelzen kommt und der gewünschte Effekt nicht eintritt. Bei zu schwacher Bemessung des Schmelzstreifens tritt andererseits das Auslaufen des Metalls zu früh ein. Da nun die Bürstenbelastungen bei den verschiedenen Motoren ganz verschieden sind, müßte für jede Bürstenbelastung eine Bürste mit besonders bemessenem Schmelzstreifen verwendet werden, ganz abgesehen davon» daß schon stärkere Stromschwankungen den Erfolg in Frage stellen. Ein weiterer Nachteil bei derartigen Bürsten ist der, daß beim Einsetzen der Bürste sowohl auf die Laufrichtung des Motors als auch auf die Stellung des Schmelzstreifens geachtet werden muß und dieses Einsetzen deshalb nicht von Laien ausgeführt werden kann. Eine Ausführung der Bürste mit Schmelzstreifen für runde Bürsten ist ferner ausgeschlossen. Selbst wenn die Bürste bei richtiger Verwendung einwandfrei funktionieren sollte, ist infolge der angeführten Umstände eine allgemeine Verwendung unmöglich.To prevent damage due to excessive brush wear on collectors and slip rings of electrical machines with two brushes, especially of small motors, which require competent maintenance in the generally not subject to (fans, starters, vacuum cleaners and other household machines), A wide variety of facilities have already been proposed. As the damage the commutators are caused by the fact that the brush is tilted when it is worn too heavily or from the guide bushing falls out and the contact spring comes to grind on the collector, the destruction by jamming or enter by strong fire, all of these devices result in the machine put out of operation before the brush has left its sleeve too far. the However, previously known devices of this type are still imperfect or complicated. So it is known a Brush in such a way that they have a smell or when worn Smoke develops; but this has the disadvantage that the current is not interrupted works automatically. However, also the well-known automatically acting devices, z. B. the brush with melt strips, which with appropriate load the entire Operating current takes over and is brought to melt by the Joule heat, still have disadvantages. When dimensioning of the melt strip for the individual brushes, precise knowledge of the load on the brush is necessary. That Melting metal, the melting temperature of which must be strictly adhered to, is allowed must not be dimensioned too strongly, otherwise it will not melt and the desired effect does not occur. If the rating of the melt strip is too weak on the other hand, the leakage of the metal occurs too early. Since now the brush loads are completely different in the various motors, would have to be for each brush load A brush with a specially sized melt strip can be used, quite apart from that from the fact that even stronger fluctuations in the current put success in question. Another disadvantage with such brushes is that when the brush is inserted, both Pay attention to the direction of rotation of the motor and the position of the melt strip must be and this insertion can therefore not be carried out by laypeople. A version of the brush with melt strips for round brushes is also excluded. Even if the brush is correct Use should work properly, is due to the circumstances mentioned general use impossible.

Die an eine Sicherheitsvorrichtung zu stellenden Anforderungen sind einfachster Ein-The requirements to be placed on a safety device are the simplest

bau, keine Änderung am Motor oder an der Führungsbüchse, Verwendung für jede Motortype und jede Bürstenform ohne besondere Kenntnis und Berücksichtigung der Stromstärke, raschmöglichste Stromunterbrechung zur Vermeidung von Feuern und Lichtbogen an irgendeiner Kontaktstelle, billige Herstellung und lange Haltbarkeit, was z. B. bei denjenigen bekannten Konstruktionen, die ίο mit Hilfsfeder arbeiten, nicht gewährleistet ist, da diese mit der Zeit ermüden.construction, no changes to the motor or the guide bush, use for every motor type and every brush shape without special Knowledge and consideration of the current strength, the fastest possible current interruption to avoid fire and arcing at any point of contact, cheap to manufacture and long shelf life, which z. B. in those known constructions that ίο work with auxiliary springs is not guaranteed, as these tire over time.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Sicherungseinrichtung, die die gestellten Forderungen restlos erfüllt. Die Einrichtung ist so einfach wie möglich aufgebaut. Die Bürste A, die aus Kohle, Graphit oder anderem Bürstenmaterial bestehen kann, hat einen isolierten Kopf B aus Fiber oder sonstigem Isoliermaterial, der mit einem Zapfen C in so ein Loch der Bürste A versenkt ist, der aber nicht ganz bis auf den Boden des Loches hineinreicht. 'Durch den Kopf und Zapfen aus Isoliermaterial führt ein Metallstift D, der mit dem Zapfen abschließt und infolgedessen nicht mit der Bürste in Berührung steht. Der Zwischenraum zwischen Bürste und Zapfen wird, durch einen kleinen Ouecksilbertropfen E ausgefüllt. Ist die Bürste stark abgenutzt, so ergibt sich folgendes Bild: Der isolierte Kopf B hat zum Teil die Führungsbüchse verlassen, und die Stromzuführung zur Bürste erfolgt von der Druckfeder über den Metallstift D durch das Quecksilber in die Bürste. Wird die Bürste nun weiter abgenutzt, wird der Raum, der das Quecksilber enthält, aufgeschliffen. Das Ouecksilbertröpfchen läuft heraus, der Strom wird im Bruchteil einer Sekunde unterbrochen. Nachteilige Erscheinungen, wie Feuern oder vielleicht Amalgamation der Kollektorfläche, treten nicht im geringsten auf.In contrast, the invention relates to a safety device which completely meets the requirements. The setup is as simple as possible. The brush A, which can be made of carbon, graphite or other brush material, has an insulated head B made of fiber or other insulating material, which is sunk with a pin C in such a hole in the brush A , but which is not quite down to the bottom of the Loches reaches into it. A metal pin D passes through the head and pin made of insulating material, which is flush with the pin and consequently does not come into contact with the brush. The space between the brush and the cone is filled with a small ouck silver drop E. If the brush is badly worn, the following picture emerges: The insulated head B has partly left the guide bush, and the power is supplied to the brush from the compression spring via the metal pin D through the mercury into the brush. If the brush is now worn further, the space that contains the mercury will be sanded open. The silver droplets run out and the current is interrupted in a fraction of a second. Disadvantageous phenomena, such as fire or perhaps amalgamation of the collector surface, do not occur in the slightest.

Es kann auch eine Ausführungsform gewählt werden, daß der Metallstift D nicht bis zum. Zapfenende C reicht, sondern vielleicht *⁵ nur bis zum Zapfenansatz, und daß dann das Quecksilber in die Bohrung hinaufreicht, bis guter Kontakt zwischen Quecksilber und Zapfen vorhanden ist.An embodiment can also be selected that the metal pin D does not extend up to. Pin end C is sufficient, but perhaps only ⁵ * to the power take-off approach, and in that the mercury reaches up into the bore until good contact between the mercury and pin is present.

Es gibt auch Bürsten, die in ihrer Struktur ein poröses Gefüge haben, so daß der Quecksilbertropfen eventuell durch das Kohlegefüge hindurchsickert, was ja eine bekannte Eigenschaft des Quecksilbers, ist, das sogar durch Gesteinsmassen hindurchdringt. In diesem •>5 Fall müßte derjenige Teil der Kohlenbürste, der mit dem Quecksilber in Berührung kommt, mit einer für Quecksilber undurchlässigen Imprägnierung versehen werden, und zwar einer solchen, die möglichst neutraler Natur ist, also weder guter Elektrizitätsleiter noch Isolator. In Betracht kommen hauptsächlich gelatinöse Imprägnierstoffe, die beim Erhärten glasartig verdicken.There are also brushes that have a porous structure in their structure, so that the mercury drops possibly seeping through the carbon structure, which is a well-known property of mercury, which penetrates even through rock masses. In this •> 5 case, that part of the carbon brush would have to that comes into contact with the mercury, with one impermeable to mercury Impregnation should be provided, namely one that is as neutral as possible in nature, i.e. neither a good conductor of electricity still insulator. Mainly gelatinous impregnating substances come into consideration Thicken hardening like glass.

Man kann auch, um die Versickerung des Quecksilbers vollkommen unmöglich zu machen, die Bohrung, durch welche der Stift D hindurchgeht, erweitern und in diesen Kanal ein kleines, allseits geschlossenes Röhrchen einsetzen, das mit Quecksilber gefüllt ist und in dem oben und unten durch Drahteinlage eine leitende Verbindung einerseits mit der oben angeordneten Feder, andererseits mit der unten angeordneten Kohle hergestellt werden kann. Dieses allseitig geschlossene und mit Quecksilber gefüllte Röhrchen kann entweder aus dünnem Glas oder auch aus Celluloid hergestellt sein. Das eine Ende des Röhrchens muß auf der Kohle unten aufsitzen; die Kontaktdrähte werden in bekannter Art und Weise mit der Kohle verbunden. Wenn nun die Kohle aufgebraucht ist, wird durch die Rotation des Kollektors dieses aus dünnem Glas oder Celluloid hergestellte Röhrchen angefeilt und aufgeschliffen; die geringe Quecksilbersäule fließt ab, und der Stromkontakt wird unterbrochen.In order to make it completely impossible for the mercury to seep away, one can widen the hole through which the pin D passes and insert a small tube, closed on all sides, which is filled with mercury and in which there is a wire insert at the top and bottom a conductive connection can be established on the one hand with the spring arranged above, on the other hand with the carbon arranged below. This tube, which is closed on all sides and filled with mercury, can be made either from thin glass or from celluloid. One end of the tube must sit on the coal below; the contact wires are connected to the carbon in a known manner. When the coal is used up, the rotation of the collector files and grinds this tube made of thin glass or celluloid; the small amount of mercury flows off and the electrical contact is interrupted.

Claims

Patent claims:

1. Device for preventing damage to commutators of electrical machines with only two brushes due to excessive brush wear by means of automatic power interruption at the point between the brush and the brush the current from the outside supplying part, characterized in that the power interruption by leakage of a Drop or several drops of mercury (E) occurs, which is enclosed between the actual brush (A) and an insulating head part (B) of the brush.,

2. Device according to claim 1, characterized marked that the brush in the vicinity of the mercury space with a for mercury impermeable mass is impregnated.

3. Device according to claim 1, characterized in that the mercury as such in a tube that comes from a no Non-conductors, e.g. B. made of glass or celluloid, is included.

1 sheet of drawings