EP0525222B1 - Gleitkontaktstück für hohe Stromdichten - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a sliding contact piece for high current densities based on copper-carbon with an admixture of a metal or a metal alloy, the melting temperature of which is significantly lower than that of the copper.
- Such sliding contact pieces are in particular carbon brushes, e.g. for starters, as well as contact strips, e.g. for pantographs.
- DE-C-154,287 shows the idea of first providing the carbon particles of a sliding contact piece with a metallic coating and then with a tin coating. These particles are heated and pressed so that they form a cohesive body as a result of soldering.
- Usual sliding contact pieces contain additives of lead or antimony.
- the purpose of the additives is a good cleaning effect, cooling of the contact piece during operation and also good sliding properties on the counter contact piece.
- these known additives are toxic or harmful to the environment.
- the invention is therefore based on the object of proposing a sliding contact piece which does not require any significant additions of lead or antimony, without the operating properties of the sliding contact piece suffering as a result.
- the invention is characterized in that the admixture is separated from the copper by a layer preventing its alloy and contains no significant proportions of lead or antimony.
- a first possibility is characterized in that the admixture is coated in such a way that it does not form any alloy with the copper. It is primarily intended to coat the admixture before it is introduced into the mold for producing the sliding contact piece.
- the admixture is introduced into a binder in such a way that it does not form an alloy with the copper.
- the binder can also be carbon (graphite), possibly with other binder additives. It is also important here that the admixture is covered by the binder.
- the sliding contact piece consists of several layers which are arranged next to one another in such a way that they jointly touch a counter contact (current collector, collector) and which contain the copper or the admixture separately from one another.
- the individual layers are pressed or glued together and thereby form the sliding contact piece.
- an admixture is referred to in the context of this invention, this also includes a sliding contact piece with discrete layers arranged next to one another and connected to one another to form the sliding contact piece, each of which contains the copper or the admixture separately from one another.
- Claim 7 indicates preferred binders or coating agents. It should be mentioned that these become electrically conductive during the manufacturing process by coking.
- Claim 8 again specifies preferred binding agents or coating agents.
- the melting temperature of the selected admixture is significantly lower than that of copper and the oxide of the admixture is not harder than approx. 7, measured on the Mohs hardness scale.
Landscapes
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Gleitkontaktstück für hohe Stromdichten auf Kupfer-Kohlenstoffbasis mit einer Beimengung eines Metalls oder einer Metallegierung, deren Schmelztemperatur wesentlich unter derjenigen des Kupfers liegt.
- Derartige Gleitkontaktstücke sind insbesondere Kohlebürsten, z.B. für Starter, wie auch Schleifstücke, z.B. für Pantographen.
- Der DE-C-154,287 kann der Gedanke entnommen werden, die Kohleteilchen eines Gleitkontaktstücks zunächst mit einem metallenem Überzug und dann mit einem Zinnüberzug zu versehen. Diese Teilchen werden erhitzt und gepreßt, so daß sie infolge Lötung einen zusammenhängenden Körper bilden.
- Übliche Gleitkontaktstücke enthalten Zusätze von Blei oder Antimon. Zweck der Zusätze ist eine gute Putzwirkung, eine Kühlung des Kontaktstücks im Betrieb und auch eine gute Gleitfähigkeit am Gegenkontaktstück. Diese bekannten Zusätze sind aber giftig bzw. umweltschädlich.
- Demgegenüber liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gleitkontaktstück vorzuschlagen, das ohne wesentliche Zusätze an Blei oder Antimon auskommt, ohne daß darunter die Betriebseigenschaften des Gleitkontaktstücks leiden.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Beimengung vom Kupfer durch eine deren Legierung verhindernde Schicht getrennt ist und keine wesentlichen Anteile an Blei oder Antimon enthält.
- Man verwendet somit umweltunschädliche Beimengungen, vorzugsweise Zinn oder Zink. Diese Beimengungen kann man aber den Grundbestandteilen (Kupfer, Graphit) nicht einfach beimischen, weil sich dann eine Legierung ergäbe, die für den gewünschten Zweck viel zu härt wäre und die auch keinen ausreichend niedrigen Schmelzpunkt hätte. Statt dessen geht man erfindungsgemäß den Weg, die Beimengung von Kupfer derart zu trennen, daß sie mit dem Kupfer keine Legierung eingehen kann. Sie liegt im Gleitkontaktstück also als solche vor und erfüllt dort ihre Aufgabe, wobei das Gleitkontaktstück praktisch keine Anteile an Blei oder Antimon mehr enthält.
- Für die angestrebte Trennung der Beimengung vom Grundbestandteil (Kupfer-Kohlenstoff) gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine erste Möglichkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beimengung derart beschichtet wird, daß sie mit dem Kupfer keine Legierung eingeht. Hierbei ist in erster Linie an eine Beschichtung der Beimengung vor dem Einbringen in die Preßform zur Herstellung des Gleitkontaktstücks gedacht.
- Eine andere Möglichkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beimengung derart in ein Bindemittel eingebracht wird, daß sie mit dem Kupfer keine Legierung eingeht. Hierbei erfolgt die Trennung also beim Herstellungsprozeß des Gleitkontaktstückes. Das Bindemittel kann hierbei auch der Kohlenstoff (Graphit) sein, ggf. mit anderen Bindemittelzusätzen. Wesentlich ist es auch hier, daß die Beimengung von dem Bindemittel überzogen wird.
- Eine dritte Möglichkeit besteht darin, daß das Gleitkontaktstück aus mehreren Schichten besteht, die nebeneinander so angeordnet sind, daß sie gemeinsam einen Gegenkontakt (Stromabnehmer, Kollektor) berühren und die getrennt voneinander das Kupfer bzw. die Beimengung enthalten. Die einzelnen Schichten werden miteinander verpreßt oder verklebt und bilden dadurch das Gleitkontaktstück aus. Wenn im Rahmen dieser Erfindung daher von einer Beimengung gesprochen wird, so beinhaltet dies auch ein Gleitkontaktstück mit nebeneinander angeordneten, diskreten und zu dem Gleitkontaktstück miteinander verbunden Schichten, die jeweils getrennt voneinander das Kupfer bzw. die Beimengung enthalten.
- Die in Anspruch 6 angesprochenen Gewichtsanteile an Beimengungen sind üblich.
- Anspruch 7 gibt bevorzugte Bindemittel bzw. Beschichtungsmittel an. Es sei erwähnt, daß diese beim Herstellungsvorgang durch Verkoken elektrisch leitend werden.
- Anspruch 8 gibt abermals bevorzugte Binde- bzw. Beschichtungsmittel an.
- Die Schmelztemperatur der gewählten Beimengung liegt wesentlich unter derjenigen von Kupfer und das Oxid der Beimengung ist nicht härter als ca. 7, gemessen auf der Mohsschen Härteskala.
Claims (9)
- Gleitkontaktstück für hohe Stromdichten auf Kupfer-Kohlenstoffbasis mit einer Beimengung eines Metalls oder einer Metallegierung, deren Schmelztemperatur wesentlich unter derjenigen des Kupfers liegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beimengung vom Kupfer durch eine deren Legierung verhindernde Schicht getrennt ist und keine wesentlichen Anteile an Blei oder Antimon enthält. - Gleitkontaktstück nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beimengung derart beschichtet ist, daß sie mit dem Kupfer keine Legierung eingeht. - Gleitkontaktstück nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beimengung derart in ein Bindemittel eingebracht ist, daß sie mit dem Kupfer keine Legierung eingeht. - Gleitkontaktstück nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es aus mehreren Schichten besteht, die nebeneinander so angeordnet sind, daß sie gemeinsam einen Gegenkontakt berühren und die getrennt voneinander das Kupfer bzw. die Beimengung enthalten. - Gleitkontaktstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beimengung im wesentlichen Zinn und/oder Zink oder deren Legierungen enthält. - Gleitkontaktstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß es weniger als 10 Gew.% an Beimengungen enthält. - Gleitkontaktstück nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel bzw. Beschichtungsmittel ein Duroplast, ein Thermoplast, Teer, Pech, Wasserglas, ein Metall und/oder Graphit ist. - Gleitkontaktstück nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Binde- bzw. Beschichtungsmittel ein Kunstharz, Chrom oder Nickel oder eine Legierung dieser Metalle ist. - Starter mit Kohlebürsten, die als Gleitkontaktstücke nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet sind.
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