EP0582888A1 - Erdungskontakt - Google Patents

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EP0582888A1
EP0582888A1 EP93111965A EP93111965A EP0582888A1 EP 0582888 A1 EP0582888 A1 EP 0582888A1 EP 93111965 A EP93111965 A EP 93111965A EP 93111965 A EP93111965 A EP 93111965A EP 0582888 A1 EP0582888 A1 EP 0582888A1
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wheel axle
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carbon material
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Schunk Bahn und Industrietechnik GmbH Germany
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F15/00—Axle-boxes
    • B61F15/20—Details
    • B61F15/28—Axle-boxes modified to ensure electrical conductivity

Definitions

  • the invention relates to a grounding contact for the transmission of currents between stationary vehicle parts of an electrically driven vehicle such as an electric locomotive or traction and travel vehicle and its rotating wheel axis comprising at least one carbon brush which is pressurized in the direction of the wheel axis and which originates directly or indirectly from the wheel axis Contact surface is present.
  • Working currents from electrically powered vehicles can be returned to the running rail and thus to the energy source via axle shafts and axle wheels.
  • the transfer from the stationary vehicle parts to the rotating axles takes place with special current bridges, which are usually referred to as reverse current / grounding contacts.
  • the roller bearings of the axes can be in the useful current or interference current circuit.
  • the reverse current / earth contact must form a low-resistance bridge. If there is a voltage above the bearing from e.g. 1 V (Fritt voltage) begins the current flow through the bearing. Coupled with a sudden increase in the amount of current, the value of the transition voltage then drops to only approx. 0.5 V.
  • Reverse current / grounding contacts should establish a good and safe electrical connection between the reverse current connection on the vehicle and the wheel axle in a defined current path in all operating situations of the vehicle.
  • the current-conducting carbon brush rests on a contact disk, which in turn is connected via e.g. a flange is connected to the wheel axle.
  • the contact disc is made of steel or non-ferrous metal. Due to the sliding of the carbon brush on the rotating contact disk, which is made of steel or non-ferrous metal and forms the contact surface, there is wear due to the dissimilar materials, which necessitates frequent maintenance intervals.
  • the object of the present invention is to develop a grounding contact of the type described in the introduction in such a way that the carbon brush is reduced in wear in order to be able to considerably increase the maintenance intervals.
  • the object is achieved in that the contact surface consists of or contains carbon material.
  • the contact surface is the brush-side surface of a contact disk which is connected directly or indirectly to the wheel axle.
  • the contact disk itself preferably consists of carbon material.
  • the contact disk is connected directly or indirectly to the wheel axle by means of gluing, soldering or mechanical fastening.
  • the contact disk can be connected to a flange element extending from the wheel axle or even form a unit with it.
  • contact washers and the flange element form a unit, this itself consists of carbon material.
  • the contact surface of the contact disk with the flange element is on the one hand flat and on the other hand is metallized.
  • the latter can be e.g. galvanic copper plating or flame sprayed copper plating. This improves the contact resistance between the contact disk made of carbon material and the flange element made of metal.
  • Carbon / graphite or electrographite is preferably selected as the carbon material for the contact surface or the contact disk or the unit consisting of contact disk and flange element.
  • Carbon / graphite is a material that is fired up to 1,220 ° C, which was formerly known as "hard-coal”.
  • a reverse current / grounding contact - partially broken away - is shown, which comprises high-carbon block carbon brushes (10), (12), which by corresponding spring elements acting directly on the respective head of the carbon brush (10) and (12) in the axial direction and centrically to the wheel axis (14) against a rotating contact disc (16).
  • roller band springs (19) and (20) are used for pressurizing.
  • the contact disk (16) is connected to a flange element (18) via a screw (22), the flange element (18) being connected to the wheel axle (14) via screws (24) and (26).
  • a pin element (28) is provided which extends from the contact disk (16) into the flange element (18).
  • the contact disk (16) consists of carbon material such as carbon / graphite or electrographite, so that the carbon brushes (10) and (12) are supported on a contact surface (30) which is also made of carbon material and slide along it. This results in a reduction in wear by a factor of 3 to 4 compared to contact surfaces made of metal.
  • the contact disk (16) is not to be mechanically fastened via the screw (22), there is also the possibility of the contact disk (16) with the facing flat surface (32) of the section of the flange element which is retracted in the direction of the axis (14) (18) e.g. conductive to glue or solder.
  • the superimposed surfaces of the contact disk (16) and the flange element (18) are flat, i.e. the surface (32) of the flange element ( 18) and the contact surface (34) of the contact disk (16) resting on this.
  • the contact surface (34) can be metallized. This can be done by galvanic copper plating and flame sprayed copper plating.

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Abstract

Es wird ein Erdungskontakt vorgeschlagen, dessen Kohlebürsten (10, 12) an einer Kontaktfläche (30) aus Kohlenstoffmaterial anliegt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Erdungskontakt zur Übertragung von Strömen zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges wie elektrischer Lokomotive oder Trieb- und Reisefahrzeug und dessen drehender Radachse umfassend zumindest eine in Richtung der Radachse druckbeaufschlagte Kohlebürste, die an einer mittelbar oder unmittelbar von der Radachse ausgehenden Kontaktfläche anliegt.
  • Arbeitsströme von elektrisch betriebenen Fahrzeugen können über Achswellen und Achsräder zur Fahrschiene und damit zur Energiequelle zurückgeführt werden. Die Übertragung von den feststehenden Fahrzeugteilen auf die drehenden Achsen erfolgt dabei mit speziellen Strombrücken, die üblicherweise als Rückstrom-/Erdungskontakt bezeichnet werden.
  • Die Wälzlager der Achsen können im Nutzstrom- oder Störstromkreis liegen. Um Sie gegen Stromdurchgang und somit gegen Zerstörung zu schützen, muß der Rückstrom-/Erdungskontakt eine niederohmige Brücke bilden. Bei einer über dem Lager anstehenden Spannung ab z.B. 1 V (Fritt-Spannung) beginnt der Stromfluß durch das Lager. Verbunden mit einer sprunghaft ansteigenden Strommenge sinkt der Wert der Übergangsspannung anschließend auf nur ca. 0,5 V ab.
  • Rückstrom-/Erdungskontakte sollen bei allen Betriebssituationen des Fahrzeuges eine gute und sichere elektrische Verbindung zwischen dem Rückstromanschluß am Fahrzeug und der Radachse auf einen, definierten Stromweg herstellen.
  • Bei bekannten Rückstrom- bzw. Erdungskontakten liegt die den Strom leitende Kohlebürste auf einer Kontaktscheibe an, die ihrerseits über z.B. einen Flansch mit der Radachse verbunden ist. Die Kontaktscheibe besteht aus Stahl oder Nichteisenmetall. Durch das Entlanggleiten der Kohlebürste auf der sich drehenden und erwähntermaßen aus Stahl oder NE-Metall bestehenden Kontaktscheibe, die die Kontaktfläche bildet, besteht aufgrund der ungleichen Materialien ein Verschleiß, der häufige Wartungsintervalle erforderlich macht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Erdungskontakt der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß eine Verschleißminderung der Kohlebürste erreicht wird, um die Wartungsintervalle beträchtlich erhöhen zu können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktfläche aus Kohlenstoffmaterial besteht oder dieses enthält.
  • Insbesondere ist die Kontaktfläche bürstenseitige Fläche einer Kontaktscheibe, die mittelbar oder unmittelbar mit der Radachse verbunden ist. Dabei besteht die Kontaktscheibe selbst vorzugsweise aus Kohlenstoffmaterial.
  • Ferner besteht die Möglichkeit, daß die Kontaktscheibe mittelbar oder unmittelbar mittels Klebens, Lötens oder mechanischer Befestigung mit der Radachse verbunden ist. Dabei kann die Kontaktscheibe mit einem von der Radachse ausgehenden Flansch-Element verbunden sein oder sogar mit diesem eine Einheit bilden.
  • Sofern Kontaktscheiben und Flansch-Element eine Einheit darstellen, besteht dieses selbst wiederum aus Kohlenstoffmaterial.
  • Sind Kontaktscheibe und Flansch-Element getrennte Elemente, so sieht ein weiterer Vorschlag der Erfindung vor, daß die Berührungsfläche der Kontaktscheibe zu dem Flansch-Element einerseits plan ist und andererseits metallisiert ist. Letzteres kann durch z.B. galvanisches Verkupfern oder flammengespritztes Verkupfern erfolgen. Hierdurch wird der Übergangswiderstand zwischen der aus Kohlenstoffmaterial bestehenden Kontaktscheibe und dein aus Metall bestehenden Flanschelement verbessert.
  • Als Kohlenstoffmaterial für die Kontaktfläche bzw. die Kontaktscheibe bzw. die aus Kontaktscheibe und Flanschelement bestehende Einheit wird vorzugsweise Kohlenstoff/ Graphit oder Elektrographit gewählt. Als Kohlenstoff/Graphit wird ein bis 1.220 °C gebranntes Material bezeichnet, das früher unter "Hartbrant-Kohle" bekannt war.
  • Durch die erfindungsgemäße Lehre, also die aus Kohlenstoffmaterial bestehende Kontaktfläche, an der sich die Kohlebürste abstützt, wird der Verschleiß um den Faktor 3 bis 4 gegenüber den dem Stand der Technik zu entnehmenden Lösungen minimiert.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • In der einzigen Figur ist ein Rückstrom-/Erdungskontakt - teilweise weggebrochen - dargestellt, der hochmetallhaltige Block-Kohlebürsten (10), (12) umfaßt, die durch zugehörige, direkt auf den jeweiligen Kopf der Kohlebürste (10) und (12) wirkende Federelemente in axialer Richtung und zentrisch zur Radachse (14) gegen eine rotierende Kontaktscheibe (16) gedrückt werden. Zur Druckbeaufschlagung werden im Ausführungsbeispiel Rollbandfedern (19) und (20) verwendet.
  • Die Kontaktscheibe (16) ist mit einem Flansch-Element (18) über eine Schraube (22) verbunden, wobei das Flanschelement (18) seinerseits über Schrauben (24) und (26) mit der Radachse (14) verbunden ist. Um ein Verdrehen der Kontaktscheibe (16) zu verhindern, ist ein Stiftelement (28) vorgesehen, welches sich von der Kontaktscheibe (16) in das Flanschelement (18) erstreckt.
  • Die Kontaktscheibe (16) besteht aus Kohlenstoffmaterial wie Kohlenstoff/Graphit oder Elektrographit, so daß die Kohlebürsten (10) und (12) auf einer gleichfalls aus Kohlenstoffmaterial bestehenden Kontaktfläche (30) abgestützt werden und auf dieser entlanggleiten. Hierdurch ergibt sich eine Verschleißverringerung um den Faktor 3 bis 4 im Vergleich zu Kontaktflächen, die aus Metall bestehen.
  • Sofern die Kontaktscheibe (16) nicht über die Schraube (22) mechanisch befestigt werden soll, besteht auch die Möglichkeit, die Kontaktscheibe (16) mit der zugewandten planen Fläche (32) des in Richtung der Achse (14) zurückgezogenen Abschnitts des Flansch-Elementes (18) z.B. leitfähig zu verkleben oder zu verlöten.
  • Um einen geringen Übergangswiderstand zwischen der Kontaktscheibe (16) und dem Flanschelement (18) zu erreichen, sind die aufeinanderliegenden Flächen der Kontaktscheibe (16) und des Flansch-Elementes (18) plan ausgebildet, also die Fläche (32) des Flansch-Elementes (18) und die auf dieser anliegenden Berührungsfläche (34) der Kontaktscheibe (16).
  • Um eine weitere Verbesserung des Übergangswiderstandes ist erzielen, kann die Berührungsfläche (34) metallisiert sein. Dies kann durch galvanisches Verkupfern und flammengespritztes Verkupfern erfolgen.
  • Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Kontaktscheibe (16) und das Flanschelement (18) als Einheit auszubilden. In diesem Fall erübrigt sich selbstverständlich eine mechanische Verbindung über ein Schraubenelement oder das Verkleben und Verlöten.

Claims (9)

  1. Erdungskontakt zur Übertragung von Strömen zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges wie elektrischer Lokomotive oder Trieb- und Reisefahrzeug und dessen drehender Radachse (14) umfassend zumindest eine in Richtung der Radachse druckbeaufschlagte Kohlebürste (10, 12), die an einer mittelbar oder unmittelbar von der Radachse ausgehenden Kontaktfläche (30) anliegt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktfläche (30) aus Kohlenstoffmaterial bestellt oder dieses enthält.
  2. Erdungskontakt nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktfläche (30) bürstenseitige Fläche einer Kontaktscheibe (16) ist, die mittelbar oder unmittelbar mit der Radachse (14) verbunden ist.
  3. Erdungskontakt nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktscheibe (16) aus Kohlenstoffmaterial besteht.
  4. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktscheibe (16) mittelbar oder unmittelbar mittels Klebens, Lötens oder mechanischer Befestigung (22) mit der Radachse (14) verbunden ist.
  5. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktscheibe (16) mit einem von der Radachse (14) ausgehenden Flanschelement (18) verbunden ist.
  6. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktscheibe (16) und das Flanschelement (18) eine Einheit bilden, die aus Kohlenstoffmaterial besteht.
  7. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kontaktscheibe (16) über eine plane Berührungsfläche (34) an dem Flanschelement (18) anliegt, wobei die Berührungsfläche metallisiert ist.
  8. Erdungskontakt nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Berühungsfläche (34) galvanisch verkupfert oder flammengespritzt verkupfert ist.
  9. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kohlenstoffmaterial Kohlenstoff/Graphit oder Elektrographit ist.
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