DE688290C

DE688290C - Carbon grinding piece for pantograph

Info

Publication number: DE688290C
Application number: DE1938R0102341
Authority: DE
Inventors: Paul Koehne; Dr Johannes Neukirchen
Original assignee: Ringsdorff Werke K G
Current assignee: Ringsdorff Werke K G
Priority date: 1938-05-17
Filing date: 1938-05-17
Publication date: 1940-02-16

Description

Kohleschleifstück für Stromabnehmer Es ist bekannt, Kohleschleifstücke mit einer metallischen Innenfassun- zu versehen, die aus einem in eine entsprechende - Iiinenbohrung der Kohle -eingeschobenen Metallkörper besteht. Zur Verbesserungder mangelhaft-en Berührung zwischen dem Metalllz#örp:er und der Kohle hat man- auch bereits- eine Vergußmasse angewandt, durch weldhe man den Zwischenraum zwischen beiden ausfüllte. Auf diese Weise sollen Biegeheanspruchungen im Betrieb nicht von dem Kohlekb-rp,er, sondern von dem Metallk#5rpeT aufgenommen werden. Es ist jedoch -schwierig, eine einwandfreie Verbindung der Verguß#masse mit-,dem Metallkörper einerseits und mit der, Kohle anderseits zu erreichen, weil die in h#eißem Zu- stand eingefüllte, Vergußmasse nur eine so geringe Wandstärke bildet, daß sie zu , schnell ,erstarrt und erkaltet. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung Regt darin, daß nur ganz ' bestimmte - Formen des Metallkörpers hierbei ange-wendet werden können, nämlich entweder vollkommen gerade ge# streckte Metallkörper oder solche, die genau kreisförmig gekrümmt sind; denn sonst kann man den Metallkörper-nicht in die Bohrung im Innern des Kohlestückes einführen. Da beim Brennen d#er Kohlebü-el aber unvermeidliche -Maßabweichungen eintreten, ist es sehr schwierig, genau kreisförmig gebogene Bügel _herzustellen, so daß ein entsprechender Teil der gebrannten Kohlestücke unbrauchbar ist. Selbst wenn man die Schichtdicke der Vergußmasse verhältnismäßig - stark wählt, -wird dehnoch# wenn der Metallkörper nicht genauestens zentriert werden kann oder das Kohlestück nicht genau gerade oder genau kreisförmig gebogen ist, an manchen Stellen der Abstand zwis`chen Metallkörper und Kolilestück so klein werdend daß die Vergußmasse dort nicht genügend den Zwischenraum füllt.Coal collector shoe for current collectors, it is known to provide coal grinding pieces having a metallic Innenfassun- consisting of an in a corresponding - consists -eingeschobenen Iiinenbohrung coal metal body. In order to improve the inadequate contact between the metal body: it and the carbon, a casting compound has already been used, by means of which the space between the two has been filled. In this way, bending stresses during operation should not be absorbed by the carbon body, but rather by the metal body. However, it is -schwierig, a proper connection of the potting # mass with- to reach the metal body on the one hand and with the coal on the other hand, because the eißem in h # supply was filled, sealing compound is only such a small wall thickness, that they , fast, frozen and cold. Another disadvantage of this known arrangement Stimulates that only certain '- forms of the metal body can be attached here-turns, namely either perfectly straight ge # stretched metal body or those which are curved exactly circular; because otherwise you cannot insert the metal body into the hole in the interior of the piece of coal. Since, however, unavoidable dimensional deviations occur when the coal clusters are burned, it is very difficult to produce bars that are precisely curved in a circle, so that a corresponding part of the burnt coal pieces is unusable. Even if it is relatively the film thickness of the casting compound - heavy selected zwis`chen at some points, the distance metal body and Kolilestück -is dehnoch # when the metal body can not be accurately least centered or carbon piece is not bent exactly straight or perfectly circular, as small becoming that the potting compound does not sufficiently fill the gap there.

Es ist- auch bekannt, zur Ausfüllung des Zwischenraumes zwischen dem metallischen Kern und der Kohle geschmolzenes Metall zu verwenden. Hierbei ergibt sich aber eine ähnliche Schwierigkeit wie für andere Vergußmassen. Es tritt nämlich durch vorzeitiges Erkalten des flüssigen Metalls oder Lufteinschlüsse leicht- ein, daß nicht alle Zwischenräume vollständig ausgefüllt werden. Dadas Metall hierbei auch zur Herstellung einer ,elektrisch leitenden Verbindung zwischen Kohle und Metallkern dienen soll, ist die Folge, daß nicht nur die mechanische Festigkeit, sondern auch der elektrische Kontakt unzureichend sind.It is also known to fill the space between the metallic core and the coal to use molten metal. This results in but a similar difficulty as for other casting compounds. Because it occurs due to premature cooling of the liquid metal or air inclusions easily a, that not all the gaps be filled in completely. Dadas Metal here also to produce an electrically conductive connection between Carbon and metal core is to serve, the consequence is that not only the mechanical strength, but also the electrical contact is insufficient.

Gemäß der Erfindung wird die Innenfassung in das Kohl-eschleifstück eingegossen. Das Eingießen des Metallkernes in das als Gießforin wirkende Kohlestück, hat den Vorzug, daß das flüssige Metall :nirgendwo besonders dünne Wandstärken zu bilden brau-cht, so daß die Gefahr einer zu frühzeitigen Erkaltung des Metalls und der Bildung von Hohlräumen vermieden wird.According to the invention, the inner socket is in the cabbage grinder poured. Pouring the metal core into the piece of coal that acts as a casting mold, has the advantage that the liquid metal: nowhere particularly thin wall thickness needs to form, so that there is a risk of the metal and the formation of cavities is avoided.

Man war bisher der Ansicht, daß das Eingießen des Metallkernes in das Kohleschleifstück mit Rücksicht auf die beim Erkalten eintretende Schrumpfung des Metallkernes undurchführbar sei, jedenfalls nicht zu einer innigen mechanisch und elektrisch guten Verbindung zwischen Kohlestück und Metallkern führen könne. Es hat sich aber herausgestellt, daß das Kohlestück nachgiebig genug ist, um der geringen Schrumpfungsbewegung des eingegossenen Metallkernes lolgen zu können, ohne daß die innige Verbindung zwischen dem Kohlestück und dem Metallkern hierbei verlorengeht. Wenn der Metallkern eingegossen wird, lassen sich auch alle Vorteile erreichen, die mit einer besonderen Formgebung des Metallkerns verbunden sind, und es kommt auch nicht darauf an, daß der auszugießende Hohlraum im Kohleschleifstück genau vorgeschriebene Maße besitzt.It was previously of the opinion that pouring the metal core into the carbon contact strip, taking into account the shrinkage that occurs when it cools down of the metal core is impracticable, at least not to an intimate mechanical one and good electrical connection between the piece of carbon and the metal core. But it turned out that the coal is pliable enough to keep the low shrinkage movement of the cast metal core to be able to follow without that the intimate connection between the piece of coal and the metal core is lost. If the metal core is poured in, all the advantages can be achieved, which are associated with a special shape of the metal core, and it comes also does not imply that the cavity to be poured in the carbon grinding piece is accurate has the prescribed dimensions.

Für die Befestigung der innigen Verbindung zwischen Kohle und Metallkern ist es ferner von Vorteil, wenn die Aushöhlung des Kohlestückes Längsnuten oder Quernuten oder beide, Einschnürungen, Ausweitungen oder Krümmungen besitzt. Dadurch wird einerseits die Kontakt:fläche zwischen Metall und Kohle verbessert, anderseits können von der Kohle auf den Metallkern axiale Verschiebungskräfte sowie Kräfte, welche die Kohle auf dem Keinstück zu verdrehen versuchen, übertragen werden. Man kann auch dein Kernstück diejenige Form geben, die aus mechanischen FeistigkQitsgründen am günstigsten ist, bei welcher beispielsweise ein an den beiden Endstücken gelagerter Metallkern in der Mitte stärk-er ist als an den Enden. Wenn nicht die mechanische, sondern die elektrische Beanspruchung von größerer Bedeutung ist, kann -man den Querschnitt des Metallkerns an den Stellen besonders groß wählen, an denen die Stromstärke höchste Werte erreicht. Bei Stromabnahme an d-en beiden Enden eines Kohlestückes, welches mit breiter Fläche auf der Stromzuführung schleift, kann es vorteilhaft sein, nach den Seiten zu den Querschnitt des Metallkerns zu vergrößern. Der innige und feste Kontakt auf der gesamten Oberfläche zwischen Metallkern und Kohle vermindert zugleich die Wärmeverluste durch erschwerten Stromübergang und gibt zugleicheine gute Wärm#eableitung von der Kohle zum Metallkern.For the attachment of the intimate connection between carbon and metal core, it is also advantageous if the cavity of the carbon piece has longitudinal grooves or transverse grooves or both, constrictions, widenings or curvatures. On the one hand, this improves the contact surface between metal and carbon, and on the other hand, axial displacement forces and forces which try to twist the carbon on the piece can be transmitted from the carbon to the metal core. You can also give your core the shape that is most favorable for reasons of mechanical strength, in which, for example, a metal core mounted on the two end pieces is stronger in the middle than at the ends. If it is not the mechanical, but the electrical stress that is of greater importance, the cross-section of the metal core can be selected to be particularly large at the points where the current intensity reaches the highest values. When current is drawn from both ends of a piece of carbon which is dragging a wide area on the power supply line, it can be advantageous to enlarge the cross-section of the metal core towards the sides. The intimate and firm contact on the entire surface between the metal core and carbon simultaneously reduces the heat losses due to the difficult current transfer and at the same time provides good heat dissipation from the carbon to the metal core.

Ein Metallkern kann in eine Kohlestange recht erheblicher Länge, eingegossen werden, wobei er eine gleichmäßig gute- Verbindung zwischen Metall und Kohle auf seiner ge- samten Länge ergibt. Man kann diese innige Verbindung, wie schon er#vühnt, durch Nuteneinschnürungen und Ausweitungen der Aushöhlungen de§ Kohlekörpers verbessern, Wo- bei man vorteilhafterweise dafür sorgt, daß die Abkühlung des gegossenen Metallkerns von außen nach innen erfolgt und während des Abkühlungsprozesses, z. B. durch Anwendung von Druck, ein Nachfließen des Metalls in den Kernteil des MetallkÖrpers möglich ist. Ein Kohlestück mit auf seiner ganzen Länge gleichmäßig dicht und gut verbundenem Metallkem kann in Stablängen hergestellt werden, die eine nachträgliche Unterteilung in für den Gebrauch passende Stücke zulassen. Durch die. innige Verhindung zwischen Metallkern und Kohle ist es sogar möglich, eine nachträgliche Bearb eitung der äußeren Kohleschicht vorzunehmen, wobei das Werkstück von außen, d.h. mittels seines Kuhlemantels, eingespannt und gehalt-en wird.A metal core can be poured into a carbon rod fairly considerable length, it results in a uniformly good-link between metal and carbon on its entire overall length. One can improve this intimate connection, as already he vühnt # through Nuteneinschnürungen and extensions of the cavities de§ carbon body, WO with one advantageously ensures that the cooling of the cast metal core is carried out from the outside inwards, and during the cooling process, for example. B. by applying pressure, a flow of the metal into the core part of the metal body is possible. A piece of coal with a metal core that is uniformly tight and well connected over its entire length can be produced in rod lengths that allow a subsequent subdivision into pieces suitable for use. Through the. intimate connection between the metal core and carbon, it is even possible to carry out subsequent machining of the outer carbon layer, the workpiece being clamped and held from the outside, ie by means of its cooling jacket.

In solchen Verwendungsfällen, in denen am Ende des Schleifstückes ein Metallteil besonderex Form, z. B- ein zylindrischer oder mehrkaiitiger Metallzapfen oder ein Flansch, notwendig ist, kann dieses Formstüc#k beim Gießen mithergestellt werden, sc> daß es aus dem gleich--n Stoff besteht wie der Metallkern, oder -es kann, aus anderem Stoff bestehend, mit in den Metallkern eingegossen werden. Die eingegossenen oder angegossenen Formstück-e dienen beispielsweise als Anschlußstücke für die Stromzuleitung oder -ableitung, als Zapf-en für die Lagerung, als Seitenflanschen, um das Abgleiten des Kohlestückes von der stromzuführenden Leitung oder Schiene zu verhindern.In such cases of use, in which at the end of the contact strip a metal part particularx shape, e.g. B- a cylindrical or polygonal metal pin or a flange, is necessary, this molding can be made during casting that it consists of the same substance as the metal core, or it can, made of other material, be poured into the metal core. the Cast-in or molded-on fittings serve, for example, as connecting pieces for the power supply or discharge, as spigots for storage, as side flanges, to the sliding of the coal piece from the power supply line or rail to prevent.

Nach völligem Verschleiß kann der homogene Metallkern für einen neuen Guß Verwendung finden, was bei dem eingangs erwähnt-en Verfahren, den Metallkern durch .eine Füllmasse anderer Art zu vergießen, nicht der Fall ist, weil die Trennung der Vergußmasse von dem Metallkörper schwierig ist, wenn die Ver0,ußmasse ebenfalls aus Metall besteht.After complete wear and tear, the homogeneous metal core can be used for a new one Casting use, what in the above-mentioned process, the metal core by. shedding a filling compound of a different kind is not the case because the separation the casting compound from the metal body is difficult if the casting compound is also difficult made of metal.

Das neue Kohleschleifstück ist durch Zeichnun,--en erläutert, denen aber nur die Bedeutung von Beispielen zukommt, so. daß die Erfindung keineswegs auf diese Beispiele heschränkt ist.The new carbon contact piece is explained by drawings but only the meaning of examples, so. that the invention is by no means restricted to these examples.

In Fig' i ist links eine Stir:nfläche des zylindrischen Schleifstückes und recUts ein Querschnitt dieses Schleifstückes gemäß der Linie A-B wiedergegeben. Der zylindrische Außenmantel i besteht aus Kohle; das Kernstück2 besteht aus einem hineingegossenen Metall, z. B. Kupfer, Aluminium, Messing, Blei, Zink, oder einer metallischen Legierung oder Verbindung von Magnesium. Das Kern-#tück kann glatt zylindrisch sein, ist aber in dem Ausführungsbeispiel in Fig. i mit Längsrippen3 versehen, welche sich dadurch bilden, daß der Innenraum des hohlen Kohlestückes i Nuten entsprechender Form besitzt. Die Nuten, die zur Bildung der Rippen 3 führ-en, können nicht nur, wie in Fig. i dargestellt, achsparallel, sondern auch irgendwie gekrümmt verlaufen, z. B. schraubenförrnig oder im Zickzack; sie können fern-er durch quer dazu verlaufende Rippen untereinander derart verbunden sein, daß auf der Oberflä.che des KernstÜCkeS 2 geschlossene Kassetten entstehen.In FIG. 1, a front surface of the cylindrical contact piece is shown on the left and a cross section of this contact piece according to the line AB is shown. The cylindrical outer jacket i consists of carbon; the core piece 2 consists of a cast metal, e.g. B. copper, aluminum, brass, lead, zinc, or a metallic alloy or compound of magnesium. The core # piece can be smoothly cylindrical, but in the exemplary embodiment in FIG. The grooves which lead to the formation of the ribs 3 can not only, as shown in FIG. B. helical or zigzag; they can furthermore be connected to one another by ribs running transversely thereto in such a way that closed cassettes are formed on the surface of the core piece 2.

In Fi-, 2 ist die Stirnseite und die Seitenansicht eines Kohleschleifstückes wiedergegeben, dessen KernstÜck 4, wie aus der Seitenansicht hervorgeht, aus zwei Kegelstücken bes-teht, so, daß der Kern in der Mitte des Kohlestückes seinen größten Durchmesser besitzt. Die Enden des Kernstückes sind ab runde Zapfen 5 ausgebildet, die beispielsweise ein Gewinde 6 tragen. Das Kernstück 4 mitsamt den Zapfen 5 ist in demselben Gießverfahren hergestellt. Auch bei dieser Anordnung können Rippen längs und quer an-. geordnet sein, was in Fig. 2 nicht besonders angedeutet ist.In Fig. 2, the end face and the side view of a carbon grinding piece is shown, the core piece 4 of which, as can be seen from the side view, consists of two conical pieces, so that the core has its largest diameter in the middle of the carbon piece. The ends of the core piece are formed from round pins 5 , which have a thread 6 , for example. The core piece 4 together with the pin 5 is produced in the same casting process. In this arrangement, too, ribs can be attached lengthways and crossways. be ordered, which is not particularly indicated in FIG.

Fig, 3 zeigt ein dreikantiges Schleifstück, dessen äußerer Teil 7 wiederum aus Kohle besteht, während das Kernstück 8 ein gegossen-er Metallkern ist.Fig. 3 shows a triangular contact strip, the outer part 7 of which again consists of carbon, while the core piece 8 is a cast metal core.

Fig. 4 zeigt im Querschnitt ein Schleifstück mit einem zylindrischen Kohlemantel 9 und einem zylindrisch-en Hehlkernio. Dieser Hohlkern kann, wie bei Fig. i oder Fig. 2 besprochen, durch angesetzte Rippen von gerader oder gekrümmter Form oder durch sich überkreuzende Rippen oder durch ungleiche Größe des Außenduxchmessers mit dem Kohlestückg derart verbunden sein, daß erhebliche mechanische Kräfte von dem Kohl,estück auf das Kernstückio übertragen werden können, ohne daß beide Teile sich gegeneinander lockern oder verschieben können. Es ist nicht erforderlich, daß der Metallkern allseitig von dem Kohlestück umschlossen wird und vielleicht nur an den Stirnflächen des Schleif#stückes aus diesem hervorragt. Es läßt sich der neue Vorschlag mit Vorteil auch anwenden, wenn ein Metallkern nur teilweise, nämlich auf derjenigen Seite, auf der das Schleifstück schleifen soll, mit der Kohle umgeben ist. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in den Fig. 5 in zwei Ansichten dargestellt. Der metallische Kern ist mit i i bezeichnet. Er ist unmittelbar fortgesetzt durch eine Lasche i z, die, wie aus der Seitenansicht he.rvorgeht, -mit Bohrungen 13 für eine Klenunverbindung versehen ist. Die Lasche 12 kann aus demselben Metall be- stehen wie der Kernteil i i, sie kann aber auch aus einem anderen Metall bestehen und heirn Gießen des Kernes i i miteingegossen werden. Die gezeichnete Anordnung bietet den besonderen Vorteil, daß der für die Stromleitung wesentliche Metallteil teilweise, nämlich durch die Lasche 12 ' sich außerhalb der Kohlehülle 14 befindet. Dadurch ist es möglich, die Abmessungen des Kerns i i und somit auch die Abmessungen des Kohleteiles 14 kleiner zu halten. Auch bei dieser Anordnung kann durch Rippen oder Vorsprünge anderer Art die mechanische Festigkeit der Bindung zwischen Metallkern i i und Kohlehülle 14 gesteigert -werden.Fig. 4 shows in cross section a contact strip with a cylindrical carbon jacket 9 and a cylindrical hollow core. This hollow core can, as discussed in Fig. I or Fig. 2, be connected to the carbon piece by attached ribs of straight or curved shape or by crossing ribs or by unequal size of the outer dipping knife with the coal piece that considerable mechanical forces are exerted by the coal piece can be transferred to the core piece without both parts loosening or shifting against each other. It is not necessary for the metal core to be enclosed on all sides by the piece of carbon and perhaps only protrude from the end faces of the grinding piece. The new proposal can also be used with advantage when a metal core is only partially surrounded by the carbon, namely on the side on which the grinding wheel is to grind. An exemplary embodiment for this is shown in two views in FIG. 5. The metallic core is denoted by ii. It is immediately continued by a tab iz, which, as can be seen from the side view, is provided with bores 13 for a Klenun connection. The tab 12 may consist of the same metal as the core part ii, but it may also consist heirn and molding the core are miteingegossen ii of another metal. The arrangement shown offers the particular advantage that the metal part essential for the power line is partially located outside of the carbon envelope 14 , namely through the tab 12 '. This makes it possible to keep the dimensions of the core ii and thus also the dimensions of the carbon part 14 smaller. In this arrangement, too, the mechanical strength of the bond between metal core ii and carbon shell 14 can be increased by ribs or projections of a different type.

Claims

PATENT CLAIMS - i, carbon contact strip for current collectors with a metallic inner mount, characterized in that the inner mount is cast.

2. Carbon grinding piece according to claim i, characterized in that a particularly intimate connection between the grinding piece and the carrier is achieved by a special shape of the carbon bore, for example a toothing. 3. Contactor according to claim i, characterized in that the cast metal core at one or both ends of the purpose adapted, at the same time co-manufactured during casting or cast into the metal core has moldings, such as. B. round or polygonal pins or flanges. 4. A method for producing grinding pieces according to claim i or the following, characterized in that harmful shrinkage stresses and poor contact between metal core and carbon are avoided during casting by cooling the core from the outside to the inside.