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Kohleschleifstück Die mechanischenEigenschaften derKohleschleifstücke
bringen es mit sich, daß die Kohle nicht frei im Stromabnehmer gelagert werden kann,
sondern daß hierbei besondere Fassungen erforderlich sind. Das Kohlestück wird im
unteren Teil seines Querschnittes meist schwalbenschwanzförmig ausgebildet. Um diesen
Schwalbenschwanz greift alsdann eine Fassung herum, auf der sich die Kohle abstützt.
Stärkere mechanische Beanspruchungen übertragen sich bei dieser Befestigungsart
auf die Fassung und verhindern so ein Durchbrechen der Kohle.
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Als Fassung für das Kohlestück wurde beispielsweise ein zur Vergrößerung
des Widerstandsmomentes entsprechend gebogenes Stahlblech verwendet. Die nach aufwärts
gebogenen Enden des Blechstreifens greifen hierbei um den schwalbenschwanzförmigen
Teil des ° Kohlestückes herum, während das Mittelteil des Bleches ganz oder teilweise
als Auflager für das Kohlestück dient.
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Man hat auch bereits vorgeschlagen, die Fassung dadurch unmittelbar
mit dem Kohlestück zu verbinden, daß man sie um den unteren, gleichfalls schwalbenschwanzförmig
ausgebildeten Teil des Kohlestückes herumgoß. Hierdurch sollte einerseits eine gute
elektrische Verbindung zwischen der Kohle und der Fassung erreicht werden, und es
sollte andererseits die Gewähr dafür gegeben werden, daß das Kohleschleifstück auch
bei stärkeren mechanischen Beanspruchungen nicht beschädigt werden konnte.
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Gerade bei der in neuerer Zeit angestrebten Steigerung der Geschwindigkeit
sind die Kohleschleifstücke ebenso wie beispielsweise im rauhen Grubenbetrieb beträchtlichen
Beanspruchungen ausgesetzt, und es scheint zunächst durch die Verwendung der umgossenen
Fassung eine Verbesserung der Abstützung der Kohle in der Fassung möglich.
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Es hat sich jedoch ergeben, daß beim Angießen der Fassung an das Schleifstück
beim Erkalten so starke Kräfte auf das Schleifstück ausgeübt werden, daß es zu Rissen
in dem unteren Teil der Kohle kommt, -um den die Fassung herumgreift. Wenn im Betrieb
noch
zusätzliche mechanische Beanspruchungen auf die Kohle ausgeübt werden, kann es zu
einer Zerstörung der Kohle oder sogar zu einem Durchbrechen des Kohlestückes kommen.
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Das Auftreten derartiger Schrumpfspannungen in derSchleifstückfassung
kann durch besondere Gießverfahren vermieden werden. So ist man z. B. dazu übergegangen,
die das Schleifstück umgreifende Fassung bei schwalbenschwanzförmiger Ausbildung
in der Weise zu gießen, daß man zunächst den Hauptteil der Fassung mit einem Schwalbenschwanz
herstellt, den Kohlebügel in das erkaltete Gußstück genau einpaßt und alsdann den
noch fehlenden Schwalbenschwanz in einer Form angießt. Durch diese Art des Herstellungsvorganges
sollte ein Teil der beim Angießen des zweiten Schwalbenschwanzes sich ergebenden
Spannungen durch den bereits vorhandenen Teil der Fassung aufgenommen werden. Es
wird zwar möglich sein, hierdurch die schädlichen Spannungen zu verringern, jedoch
bedeutet die Anwendung eines derartigen Gießvorganges eines erhebliche Erschwerung
der Herstellung der Schleifstückfassung. Außerdem wird die für die Herstellung erforderliche
Zeitdauer beträchtlich vergrößert. Man muß also hierbei auf wesentliche Vorteile
des Angießens der Fassung verzichten, nämlich auf kurze Herstellungsdauer in einem
einzigen Arbeitsvorgang. Das gleiche ergibt sich, wenn man die Fassung entsprechend
einem anderen Vorschlage allmählich auf das Schleifstück aufbringt, also die einzelnen
Schichtender Fassung gewissermaßen nacheinander zum Erstarren kommen läßt. .
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Die Güte der nach den zuletzt angegebenen Verfahren hergestellten
Kohleschleifstücke ist in sehr großem Maße von der Durchführung des Gießvorganges
abhängig. Beim Angießen des zweiten Schwalbenschwanzes nach dem zuerst geschilderten
Verfahren kann durch Verschiebungen der Kohle beim Angießvorgang die ordnungsmäßige
Verbindung zwischen Schleifstück und Fassung überhaupt in Frage gestellt werden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die geschilderten Mängel
des Schleifstücks mit umgossener Fassung und auch die Schwierigkeiten bei seiner
Herstellung zu vermeiden, ohne auf die Vorzüge der umgossenen Fassung (innige Verbindung
zwischen Schleifstück und Fassung und schnelle Herstellung) zu verzichten. Dies
wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Fassung mit angegossenen Rippen
zum Tragen des Schleifstücks versehen und zwischen den Rippen bzw. unterhalb derselben
ausgespart ist. Die Rippen erstrecken sich vorzugsweise in Fahrtrichtung. Das Schleifstück
kann so ausgebildet sein, daß die Schenkelenden der Fassung durch die Rippen gegeneinander
abgesteift sind. Läßt man mindestens eine Rippe dübelartig in das Kohleschleifstück
eingreifen, so sorgt diese Rippe beim Schwinden des Werkstoffs der umgossenen Fassung
dafür, daß die- Fassung in der Mitte des Schleifstücks gehalten ist und sich nicht
seitlich verschiebt. Diese dübelartig ausgebildete Rippe wird vorzugsweise in Schleifstückmitte
angeordnet und greift in die untere Schleifstückfläche ein.
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Die in größerer Entfernung von der Mitte angeordneten Rippen werden-
vorzugsweise so ausgebildet, daß sie lediglich ein Auflager für das Schleifstück
bilden. Infolgedessen kann sich das Material der Fassung beim Erkalten in den Teilen,
die von der Mitte des Schleifstücks weiter entfernt sind, gegenüber der Kohle verschieben.
Durch diese Ausbildung der Rippen wird verhindert, daß beim Erkalten der Fassung
übermäßige Scherkräfte in dem von der Fassung umgebenen Teil des Kohleschleifstücks
auftreten, und es ist weiterhin auch dafür Sorge getragen, daß sich die Fassung
beim Erkalten nicht in unzulässiger Weise einseitig gegenüber der Kohle verschiebt.
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Will man auch in den von der Mitte entfernteren Teilen des Bügels
eine innige Verbindung zwischen dem Schleifstück und der Fassung erreichen, so kann
man an der Auflagerfläche der Kohle ähnliche Aussparungen vorsehen, wie sie in der
Nähe der Schleifstückmitte für die in das Schleifstück eingreifenden Rippen vorgesehen
sind. Während jedoch die Aussparungen in-der Nähe der Mitte beim Umgießen der Fassung
mit dem Werkstoff der Fassung ausgefüllt werden, werden die von der Mitte entfernter
liegenden Aussparungen durch eingelegte Kerne ausgefüllt, so daß sich beim Gießvorgang
nur Rippen ergeben, die nicht in den Schleifstückquerschnitt eingreifen. Nach Erkalten
der Fassung werden diese Kerne herausgeschlagen und die dadurch entstehenden Hohlräume
ebenfalls ausgegossen. Hierdurch entsteht eine beträchtliche Erhöhung der Festigkeit
des gesamten Schleifstücks, ohne daß es beim Schwinden des Werkstoffs der Fassung
zu Scherkräften parallel zur Längsachse des Schleifstücks kommen kann.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Fig. i zeigt das aus Kohle. und Fassung bestehende Schleifstück in Seitenansicht,
Fig. z in der Draufsicht, während Fig.3 und 4 zwei Schnitte entsprechend den Schnittlinien
A-B und C-D der Fig. i wiedergeben. Die Kohle i ist mit der Fassung -2 umgossen,
die, wie
Fig. 3 und q. zeigen, um den schwalbenschwanzförmig ausgebildeten
unteren Teil der Kohle herumgreift. Die oberen Enden der Fassung sind im Mittelteil
des Schleifstücks durch Rippen 3 miteinander verbunden, die in Quernuten q. der
Kohle eingreifen. Fig. q. veranschaulicht einen Querschnitt durch Kohle und Fassung
an einer Stelle des Schleifstücks, an der sich eine der Mittelrippen 3 befindet.
Der ausgesparte Teil an der unteren Kohlefläche ist durch die gestrichelte Linie
veranschaulicht. Zwecks Verringerung des Gewichts ist in der Fassung ein Hohlraum
5 vorgesehen, der durch Einlegen eines entsprechend geformten .Kerns beim Gießvorgang
erzielt wird.
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Die Flächen 6 und 7 der Fassung können so ausgebildet werden, daß
der Fahrwind ein Heben des Schleifstücks hervorruft. Dies ist zur Erhöhung des Anpreßdruckes
des Schleifstücks erwünscht, insbesondere bei schnell fahrenden elekrischen Fahrzeugen.
Je nach der Formgebung des Kohleschleifstücks können die Flächen 6 und 7 eben, konkav
oder konvex ausgebildet werden. -Bei der Formgebung der Flächen ist neben der Erzielung
des notwendigen Auftriebs die Herabsetzung des Luftwiderstandes des Gesämtschleifstücks
anzustreben.
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Da bei gerader Ausführung des Schleifstücks die Drehachse oberhalb
der Flächen 6 und 7 der Fassung liegt, wirkt beim Fahren der auf diese Fläche wirkende
Winddruck dem Winddruck auf der über der Drehachse liegenden Fläche und dem durch
die Reibung zwischen Kohleschleifstück und Fahrdraht hervorgerufenen Kippmoment
entgegen und führt auf diese Weise die horizontale Lage der Schleiffläche und damit
eine gute Stromabnahme herbei.
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Während die Mittelrippen 3 in den Querschnitt der Kohle i eingreifen,
sind die Rippen 8, die sich in weiterer Entfernung von der Mitte des Schleifstücks
befinden, so ausgebildet, daß sie nicht in den Kohlekörper eingreifen. Infolgedessen
können sich die im Bereich der. Rippen 8 liegenden Fassungsabschnitte beim Schwinden
verschieben, ohne daß es dabei zu Beanspruchungen der Kohle kommen kann. Die Rippen
8 können die gegenüberliegenden Teile der Fassung miteinander verbinden; man kann
aber auch, wie in Fig. 3 angedeutet, lediglich Rippenansätze 9 und io vorsehen,
auf denen sich die Kohle abstützt. Schließlich ist es auch möglich, in der Kohle
Aussparungen anzuordnen, die beim Gießvorgang selbst durch Kerne ausgefüllt und
erst nach dem Gießen der Fassung herausgeschlagen werden. Die hierbei entstehenden
Hohlräume werden alsdann durch einen besonderen Gießvorgang ausgefüllt.