DE1077775B - Elektrische Gleitkontakteinrichtungen fuer den Betrieb in grossen Hoehen oder anderen Bereichen niedrigen Drucks und Wasserdampfgehalts - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Einrichtungen, die für den Betrieb in großen Höhen oder in anderen Gebieten, wo der Druck und der Wasserdampfgehalt verhältnismäßig niedrig sind, bestimmt sind, und sie betrifft insbesondere Gleitkontakteinrichtungen für Elektromotoren oder Stromerzeuger derjenigen Bauart, bei welcher eine Stromüberleitung zwischen sich gegeneinander drehenden Bauteilen durch eine aus Kohlenstoff oder Graphit bestehende Bürste vermittelt wird, die mit einem geeigneten Kontaktteil, ζ. B. einem Schleifring oder Kommutator, in gleitender Berührung steht.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß sich in großen Höhen infolge des geringeren Wasserdampfgehaltes der Atmosphäre eine übermäßig starke Abnutzung der Bürsten ergibt. Es ist ferner bekannt, daß außer Wasserdampf bestimmte andere Dämpfe den Verschleiß der Bürsten herabsetzen, und es wurden bereits Versuche durchgeführt, bei denen ein geeigneter Dampf in die Nähe der Bürste geleitet wurde, und zwar entweder dadurch, daß man die Bürsteneinrichtung und das mit ihr zusammenwirkende Kontaktteil in einer engen Umschließung anordnete und in dieser einen geeigneten Dampfdruck aufrechterhielt, oder daß man einen Dampfstrom auf die Berührungsfläche zwischen der Bürste und dem mit ihr zusammenwirkenden Bauteil leitete.

Es istweiterhin bekannt, eine schmierfähige Flüssigkeit durch den Bürstenkörper aus einem Vorratsbehälter den Kontaktflächen zuzuführen, wobei die Flüssigkeit an der Kontaktfläche teilweise verdampft. Es ist in einem Falle auch schon bekannt, Öffnungen in der den Kontaktflächen am nächsten gelegenen Wand des Behälters vorzusehen, mittels denen die in den Bürstenkörper fließende Flüssigkeitsmenge begrenzt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schmierung für Gleitkontaktflächen zu schaffen, welche nicht so kompliziert und wesentlich sparsamer im Verbrauch des Schmiermittels ist, so daß nur ein verhältnismäßig kleiner Vorratsbehälter für die Flüssigkeit erforderlich ist.

Die elektrische Gleitkontakteinrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Schmiermittelverbrauches ein poröser oder diaphragmaartiger Diffusionsteil vorgesehen ist, welcher den Vorratsbehälter von einer sich unmittelbar in den Bürstenkörper öffnenden Dampfkammer trennt und welcher so ausgebildet ist, daß dasSchmiermitel durch diesen Teil hindurchdiffundieren und nur in dampfförmigem Zustand in die Dampfkammer und von dort zu den Kontaktflächen gelangen kann.

Während bei der obenerwähnten bekannten Einrichtung durch die Öffnungen die zu den Kontaktflächen gelangende Flüssigkeitsmenge bestimmt bzw. be-

Elektrische Gleitkontakteinrichtungen für den Betrieb in großen Höhen

oder anderen Bereichen niedrigen Drucks

und Wasserdampfgehalts

Anmelder: The British

Thomson-Houston Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff und Dipl.-Ing. G. Puls, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 2. April 1954

Trevor James Anderson, Clifton, Rugby, Warwickshire

(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

grenzt wird, wird durch den Diffusionsteil nach der Erfindung erreicht, daß nur Dampf in bzw. durch den Bürstenkörper zu den Kontaktflächen gelangt, und zwar in einer Menge, welche durch die Porosität des Diffusionsteiles bestimmt wird. Infolgedessen wird die in einem bestimmten Zeitraum verbrauchte Menge des Schmiermittels auf einen Wert begrenzt, der wesentlich kleiner ist als bei der bekannten Einrichtung, da — wie ohne weiteres einzusehen ist — die für eine ausreichende Schmierung eigentlich erforderliche Schmiermittelmenge wesentlich kleiner ist als diejenige Menge, die für eine ständige Sättigung des Bürstenkörpers mit der Schmiermittelflüssigkeit tatsächlich verbraucht wird.

Der Vorratsbehälter, der bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nur relativ klein zu sein braucht, kann an dem Bürstenkörper angebracht oder in dessen Innerem angeordnet sein. Er kann aber auch gesondert vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Dampfkammer entweder unmittelbar an bzw. in dem Bürstenkörper oder ebenfalls gesondert angeordnet sein. In allen diesen möglichen Anordnungen ist der Diffusionsteil in der Leitung zwischen dem Vorratsbehälter ' und der Dampfkammer angeordnet, in welcher der Dampf gesammelt wird, ehe er in den Bürstenkörper eindringt.

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Wenn die Bürste aus Kohle oder einem anderen porösen Material besteht, wie es normalerweise der Fall sein dürfte, kann man vorsehen, daß der Dampf durch die Poren der Bürste zu der Kontaktfläche gelangt. In anderen Fällen ist die Bürste mit geeigneten Kanälen zu versehen, um den Dampf durch die Bürste hindurch zu der Kontaktfläche zu leiten; solche Kanäle können auch dann vorgesehen sein, wenn die Bürste porös ist, um die Dampfströmung zu der Kontaktfläche zu verstärken.

Bei der Durchführung der Erfindung kann man den Dampfdruck des verdampfbaren Materials, welches eine Flüssigkeit oder ein fester Stoff mit einem für die jeweiligen Betriebsbedingungen wünschenswerten Dampfdruck sein kann, in dem Behälter so wählen, daß der Dampf zum Zwecke der Schmierung nur oberhalb einer vorbestimmten Höhe voll wirksam wird; alternativ kann der Dampfdruck so gewählt sein, daß eine kontinuierliche Schmierung in allen Höhen gewährleistet ist, deren Wirkung sich jedoch mit zunehmender Höhe steigert.

. Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Bürstenkonstruktion zur Dampfschmierung, bei der der Vorratsbehälter, der Diffusionsteil und die Dampfkammer mit der Bürste eine konstruktive Einheit bilden;

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein von der Bürste getrennter Behälter verwendet wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 befindet sich eine Bürste 1, die z. B. aus Graphit besteht, während des Betriebs in einem Bürstenhalter 1' und steht in gleitender Berührung mit einem Schleifring oder Kommutator 2, der beispielsweise aus Kupfer hergestellt ist. An ihrem von ihrer Gleitfläche abgewandten Ende ist an der Bürste ein Behälter 3 befestigt, dessen Querschnittsfläche in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene vorzugsweise derjenigen der Bürste 1 ähnelt. In einer Öffnung in der der Bürste 1 zunächstliegenden Wand des Behälters 3 ist ein beiderseits offenes Rohr 4 befestigt, das mit festem Sitz in den Körper der Bürste paßt und dessen Außenfläche gegenüber der Bürste vorzugsweise durch einen Dichtungsring 5 abgedichtet ist. Der Behälter 3 enthält ein flüssiges oder festes Material 6, das unter den zu erwartenden Betriebsbedingungenzur Schmierung geeigneteDämpfe abgeben kann, und dieses Material ist so gewählt, daß es im dampfförmigenZustand als Schmiermittel wirkt, wenn Kohlenstoff und Kupfer in gleitender Berührung miteinander stehen, ohne daß im vorliegenden Falle der Stromübergang zwischen der Bürste 1 und dem Schleifring oder Kommutator2 beeinträchtigt wird; der Dampf darf z. B. bei einer Gleichstrommaschine die normale Kommutation nicht beeinträchtigen. Ein geeignetes Material ist z.B. flüssiges Trichloräthylen, dessen Verwendung zum Schmieren von Gleitkontakteinrichtungen an sich bereits bekannt ist. Versuche haben gezeigt, daß schon sehr geringe Mengen von Trichloräthylendampf ausreichen, um den Verschleiß der Bürsten in großen Höhen auf ein nahezu vernachlässigbar kleines Ausmaß herabzusetzen. In das Rohr 4 ist eine poröse Sperre 7 eingesetzt, die als Stopfen aus unglasiertem Porzellan oder als Metallstopfen mit feinen öffnungen, z.B. aus poröser Bronze, ausgeführt sein kann, um zu ermöglichen, daß das Schmiermittel durch Diffusion aus dem Behälter 3 als Dampf mit einer Geschwindigkeit in das Rohr 4 gelangen kann, die merklich durch die Porosität der Sperre 7 bestimmt ist. Alternativ könnte man den Zustrom des Dampfes zu dem Rohr 4 durch ein geeignetes Diaphragma begrenzen, das z. B. aus einer dünnen Metallschicht besteht, durch welche das Schmiermittel hindurchdiffundieren kann. In beiden Fällen kann man die Sperre derart ausführen, daß der Zustrom des Schmiermittels auf den Mindestwert begrenzt wird, der für die gewünschte Schmierwirkung erforderlich ist.

ίο Um bei der Verwendung eines flüssigen Materials in dem Behälter 3 zu gewährleisten, daß die Flüssigkeit ohne Rücksicht auf die Lage der Bürste 1 am Umfang des Bauteils 2, d. h. auch dann, wenn die Bürste 1 auf der Unterseite des Bauteils 2 liegt, so daß sich der Behälter 3 unterhalb der Bürste befindet, in die poröse Sperre 7 eindringt, kann ein Docht od. dgl. aus Fasermaterial, wie er bei 9 angedeutet ist, mit einem Ende in die poröse Sperre eingebettet und im übrigen in dem Behälter 3 innerhalb des flüssigen Materials 6 angeordnet sein, so daß der Docht 9 die Flüssigkeit in die poröse Sperre 7 hineinzieht, aus welcher sie als Dampf in die durch das Rohr 4 gebildete Dampfkammer tritt.

Wenn der Druck außerhalb der Bürste niedriger ist als der Dampfdruck des Materials in dem Behälter 3, gelangt das Schmiermittel durch die Sperre 7 als Dampf in das Rohr 4. Von hier aus gelangt der Dampf in den Körper der Bürste 1 und wandert durch die natürlichen Poren und/oder eigens vorgesehene Kanäle 8 zu der Berührungsfläche zwischen der Bürste und dem Schleifring oder Kommutator 2. Dieser Vorgang wird durch die verhältnismäßig hohe Temperatur an der Berührungsfläche unterstützt. Um zu gewährleisten, daß der Dampf nur an der Kontaktfläche der Bürste austritt, kann es zweckmäßig sein, die übrigen Flächen der Bürste durch Aufbringen eines Anstrichs oder durch eine andere geeignete Behandlung undurchlässig zu machen.

Bei einer anderen Anordnung, die sich etwas von der vorstehend beschriebenen unterscheidet, wird der Bürste ein zur Schmierung dienender Dampf durch eine biegsame Strömungsmittelleitung, z. B. durch ein biegsames Rohr, von einem von der Bürste getrennt angeordneten Behälter aus zugeführt. Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung, bei der wiederum eine Bürste 10 in einem Halter 11 in gleitender Berührung mit einem Schleifring oder Kommutator 12 steht. In diesem Falle jedoch ist das flüssige oder feste Material 14, das unter den zu erwartenden Betriebsbedingungen zur Schmierung geeignete Dämpfe abgeben kann, in einem Behälter 13 enthalten, der außerhalb des Bürstenhalters angeordnet ist. Ein Rohr 15, das in eine Wand des Behälters 13 eingeschraubt oder auf andere Weise an der Wand befestigt ist und durch einen Ring 16 aus Kunststoff abgedichtet wird, steht mit dem Behälter 13 in Verbindung und bildet zwischen seinem geschlossenen äußeren Ende und einer porösen Sperre 17, die nahe dem inneren Ende in das Rohr eingesetzt ist, eine Dampfkammer. Wie bei der Anordnung nach Fig. 1 ist das Material in dem Behälter 13 eine Flüssigkeit, und in dem Behälter befinden sich ein oder mehrere Dochte od. dgl. aus Fasermaterial, wie sie bei 9' angedeutet sind, die jeweils mit einem Ende in die poröse Sperre 17 eingebettet sind. Von der Dampfkammer innerhalb des Rohres 15 führt eine Rohrleitung 18 durch einen in das Bürstengehäuse 11 eingesetzten Abschluß und durch einen in den Bürstenkörper 10 abdichtend eingesetzten Stopfen 19 zu der Bürste; um eine Bewegung der Bürste zu ermöglichen und die Abnutzung zu berücksichtigen, ist ein Teil

des Rohres 18 zu einer Schlange gewickelt, um es biegsam bzw. nachgiebig zu machen, und diese Rohrschlange ist zweckmäßigerweise innerhalb der Bürstenandruckfeder 20 angeordnet. Die Durchführung des Rohres 18 durch den Abschluß deckel 21 des Bürstenhalters 11 kann durch ein mittels Wärme härtbares Harz abgedichtet werden, wie es bei 22 angedeutet ist. Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 2 ist im Hinblick auf die an Hand von Fig. 1 gegebene Beschreibung ohne weiteres verständlich.

Es ist vorgesehen, daß durch einen einzigen außenliegenden Behälter, z. B. durch den Behälter 13 in Fig. 2, mehrere Bürsten versorgt werden können. Zu diesem Zweck stehen zusätzliche Rohrleitungen, die an die Dampfkammer innerhalb des Rohres 15 angeschlossen sind, mit weiteren Bürsten (nicht dargestellt) in ähnlicher Weise in Verbindung wie das Rohr 18 mit der Bürste 10; derartige zusätzliche Rohrleitungen sind in Fig. 2 bei 18' angedeutet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Gleitkontakteinrichtung für den Betrieb in großen Höhen oder anderen Bereichen niedrigen Drucks und Wasserdampf gehaltes, bei welcher den Kontaktflächen aus einem Vorratsbehälter ein verdampfbares Schmiermittel durch den Bürstenkörper zugeführt wird und Mittel vorgesehen sind, durch welche die zu den Kontaktflächen gelangende Menge des Schmiermittels begrenzt wind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel einen porösen oder diaphragmaartigen Diffusionsteil einschließen, welcher den Vorratsbehälter von einer sich unmittelbar in den Bürstenkörper öffnenden Dampfkammer trennt und das Schmiermittel nur als Dampf hindurch diffundieren läßt, der dann durch den Bürstenkörper zu den Kontaktflächen gelangt.

2. Gleitkontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter, der DifFusionsteil und die Dampfkammer mit der Bürste eine konstruktive Einheit bildet.

3. Gleitkontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter von der Bürste getrennt angeordnet ist und mit dem Körper der Bürste über den Diffusionsteil, die Dampfkammer und eine biegsame Dampfleitung verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 607 719;
schweizerische Patentschrift Nr. 232 997;
britische Patentschrift Nr. 621108.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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