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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft Lager und insbesondere Erdungsvorrichtungen zum Verhindern, dass elektrischer Strom oder elektrische Ladung durch ein Lager hindurchgeht.
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Lager, die in einer elektrischen Maschineanlage, wie beispielsweise Motoren, Generatoren und ähnlichen Vorrichtungen, verwendet werden, können beschädigt werden, wenn elektrischer Strom oder Ladung durch das Lager hindurchgeht, was insbesondere schädlich für die Lagerlaufbahnen ist. Vorrichtungen, wie beispielsweise Erdungsbürsten wurden entwickelt, um einen alternativen Pfad für den Strom bereitzustellen und dadurch zu verhindern, dass ein solcher Strom durch das Lager hindurchgeht. Diese Vorrichtungen umfassen häufig mehrere leitende Fasern, die umfänglich um die gesamte Außenfläche der Welle beabstandet sind, um einem relativ massiven Ring aus Fasern zu bilden, sodass Strom durch die Fasern zwischen der Welle und dem Gehäuse hindurchgeht. Andere Vorrichtungen oder Mechanismen werden bereitgestellt, um das Lager elektrisch zu isolieren, um zu verhindern, dass Strom durch das Lager hindurchgeht, und können isolierende Beschichtungen oder Abdeckungen umfassen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine kombinierte elektrische Isolator- und Leiteranordnung für ein Lager, das zwischen einer Welle und einem Gehäuse anordenbar ist, wobei das Lager einen Innenring, einen Außenring mit einer äußeren Umfangsfläche und gegenüberliegenden ersten und zweiten axialen Enden, und mehrere Wälzkörper zwischen den Ringen hat, wobei das Gehäuse eine innere Umfangsfläche hat. Die Anordnung umfasst einen ringförmigen Isolator, der um den Außenring anordenbar ist und der dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass elektrischer Strom zwischen dem Außenring und dem Gehäuse fließt. Ein elektrischer Leiter ist beweglich mit dem Isolator gekoppelt und hat ein inneres radiales Ende und ein äußeres radiales Ende, wobei das äußere radiale Leiterende und/oder ein Abschnitt des Leiters zwischen dem inneren und äußeren Ende leitend mit dem Gehäuse eingreifbar ist und das innere radiale Leiterende mit der Wellenaußenfläche eingreifbar ist, um einen leitenden Pfad zwischen der Welle und dem Gehäuse bereitzustellen.
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Bevorzugt hat der Isolator eine Mittellinie und mehrere Auskragungen, die sich axial entlang und umfänglich um die Mittellinie beabstandet erstrecken, und der Leiter umfasst eine elektrisch leitende Scheibe, die mit dem Isolator gekoppelt ist, um axial angrenzend an das Lager zu sein, wobei die Scheibe eine Mittellinie, ein äußeres radiales Ende, das mit der Gehäuseinnenfläche eingreifbar ist, ein inneres radiales Ende, das eine zentrale Öffnung zum Aufnehmen eines Abschnitts der Welle definiert, und mehrere Öffnungen hat, die umfänglich um die Mittellinie beabstandet sind. Jede Scheibenöffnung nimmt eine einzelne der mehreren Auskragungen des Isolators auf, sodass die Scheibe relativ zu dem Isolator entlang der Auskragungen axial verschiebbar ist, wodurch ein Einstellbetrag der Scheibe relativ zu dem Isolator bereitgestellt wird. Ferner ist eine ringförmige leitende Bürstenunteranordnung mit der leitenden Scheibe gekoppelt und umfasst eine Mittellinie und mehrere elektrisch leitende Fasern, wobei die leitenden Fasern umfänglich um die Mittellinie beabstandet sind und sich von dem inneren Ende der leitenden Scheibe radial nach innen erstrecken. Jede leitende Faser hat ein inneres Ende, das mit der Wellenaußenfläche verbindbar ist, um einen leitenden Pfad zwischen der Welle und der Scheibe bereitzustellen.
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Figurenliste
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Sowohl die voranstehende Zusammenfassung als auch die ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen gelesen werden. Aus Darstellungsgründen der Erfindung sind in den dargestellten Zeichnungen Ausführungsformen gezeigt, die gegenwärtig bevorzugt werden. Es sollte verstanden werden, dass jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf die genaue Anordnung und Instrumente, die gezeigt sind, begrenzt ist. In den Zeichnungen ist:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer kombinierten Isolator- und Leiteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, die auf einem Lager installiert gezeigt ist,
- 2 eine Seitenansicht auf die kombinierte Isolator- und Leiteranordnung,
- 3 eine axiale Querschnittsansicht der kombinierten Isolator- und Leiteranordnung, die auf einer Welle und innerhalb eines Gehäuses installiert gezeigt ist,
- 4 ein axiale Querschnittsansicht der kombinierten Isolator- und Leiteranordnung,
- 5 eine weggebrochene, vergrößerte Ansicht eines oberen Abschnitts der 4,
- 6 eine weiter vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der 5,
- 7 eine Seitenansicht einer leitenden Scheibe und einer leitenden Bürstenunteranordnung,
- 8 eine Ansicht durch die Linie 8-8 der 7,
- 9 eine Ansicht durch die Linie 9-9 der 7,
- 10A und 10B, zusammen 10, jeweils eine weggebrochene, axiale Querschnittsansicht der Komponenten eines Isolators während des Zusammenbaus,
- 11 eine perspektivische Ansicht eines installierten Isolators ohne die leitende Scheibe und die Bürstenunteranordnung,
- 12A und 12B, zusammen 12, jeweils eine weggebrochene, axiale Querschnittsansicht eines Isolators und einer leitenden Scheibe während des Zusammenbaus, und
- 13 eine vergrößerte, weggebrochene, axiale Querschnittsansicht der kombinierten Isolator- und Leiteranordnung, die auf einer Welle und in einem Gehäuse installiert und mit einer Maschinenkomponente eingegriffen gezeigt ist.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Eine bestimmte Terminologie wird der Einfachheit halber in der folgenden Beschreibung verwendet und ist nicht einschränkend. Die Wörter „innen“, „nach innen“ und „außen“, „nach außen“ bezeichnen Richtungen zu und weg von einer ausgewiesenen Mittellinie oder einem geometrischen Mittelpunkt eines Elements, das beschrieben wird, wobei die bestimmte Bedeutung sofort aus dem Kontext der Beschreibung offensichtlich wird. Ferner sind, die Wörter „verbunden“ und „gekoppelt“, wie sie hierin verwendet werden, beabsichtigt, direkte Verbindungen zwischen zwei Elementen ohne ein anderes Element, das dazwischen angeordnet ist, und indirekte Verbindungen zwischen Elementen zu umfassen, bei denen ein oder mehrere andere Elemente dazwischen angeordnet sind. Die Terminologie verwendet die Wörter, die speziell voranstehend erwähnt sind, Ableitungen davon und Wörter von ähnlicher Bedeutung.
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Mit Bezug nun auf die Zeichnungen im Detail, wobei ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um durchgängig ähnliche Elemente zu bezeichnen, ist in den 1-13 eine kombinierte elektrische Isolator- und Leiteranordnung 10 für ein Lager 1 gezeigt, das zwischen einer Welle 2, die um eine zentrale Achse AC rotierbar ist, und einem Gehäuse 3 anordenbar ist. Das Lager hat einen Innenring 4, einen Außenring 5 mit gegenüberliegenden ersten und zweiten axialen Enden 5a bzw. 5b und einer Außenfläche 5c und mehrere Wälzkörper 6, die zwischen den Ringen 4 und 5 angeordnet sind. Die Welle 2 hat eine äußere Umfangsfläche 2a und das Gehäuse 3 hat eine innere Umfangsfläche 3a, die eine Bohrung 7 definiert. Bevorzugt sind die Welle 2 und das Gehäuse 3 Komponenten eines Motors oder einer anderen elektrischen Maschine (z. B. ein Generator) oder jeder anderen Maschine, die rotierende Komponenten hat, die voraussichtlich elektrische Ladung akkumulieren oder elektrischen Strom befördern.
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Die kombinierte Isolator- und Leiteranordnung 10 umfasst grundsätzlich einen ringförmigen Isolator 12, der um den Lageraußenring 5 anordenbar und dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Stromfluss zwischen dem Lageraußenring 5 und dem Gehäuse 3, und folglich durch das Lager zu verhindern, und einen elektrischen Leiter 11, der mit dem Isolator 12 beweglich gekoppelt ist und ein inneres radiales Ende 11a und ein äußeres radiales Ende 11b hat. Entweder ist das äußere radiale Leiterende 11b und/oder ein Abschnitt des Leiters 11 zwischen dem inneren und äußeren Ende 11a bzw. 11b leitend mit dem Gehäuse 3 eingreifbar oder das innere radiale Leiterende 11a ist mit der Wellenaußenfläche 2a eingreifbar, um einen leitenden Pfad zwischen der Welle 2 und dem Gehäuse 3 bereitzustellen. Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „leitend eingreifbar“ das Herstellen eines elektrisch leitenden Pfads durch direkten Kontakt oder durch Kontakt mit einer oder mehreren Zwischenkomponenten oder -elementen 7 (13), um einem elektrischen Strom zu ermöglichen, zwischen den eingegriffenen Elementen, insbesondere dem Leiter 11 und dem Gehäuse 3, zu fließen. Bevorzugt umfasst der Leiter 11 eine elektrische leitende Scheibe 14, die mit dem Isolator 12 gekoppelt ist, um axial angrenzend an das Lager 1 zu sein, und eine Bürstenunteranordnung 16, die mit der Scheibe 14 gekoppelt ist und mehrere leitende Fasern 18 hat, die mit der Welle 2, der Scheibe 14 und der Bürstenanordnung 16 kontaktierbar sind, wie nachstehend ausführlich beschrieben wird.
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Allgemeiner hat der Isolator 12 eine Mittellinie 13 und mehrere Auskragungen 20, die sich axial entlang und umfänglich beabstandet von der Mittellinie 12a erstrecken. Die leitende Scheibe 14 hat eine Mittellinie 15, ein äußeres radiales Ende 14a, das mit der Gehäuseinnenfläche 3a eingreifbar ist und das äußere radiale Leiterende 11b bereitstellt, und ein inneres radiales Ende 14b, das eine zentrale Öffnung 17 zum Aufnehmen eines Abschnitts der Welle 2 definiert. Die Scheibe 14 hat ebenfalls erste und zweite axiale Enden 14c, 14d und mehrere Öffnungen 22, die sich zwischen den axialen Enden 14c, 14d und umfänglich um die Mittellinie 15 beabstandet erstrecken. Jede Scheibenöffnung 22 nimmt eine einzelne der mehreren Auskragungen 20 des Isolators 12 auf, um die Scheibe 14 mit dem Isolator 12 beweglich zu koppeln, wobei die Scheibenmittellinie 15 dann im Allgemeinen koaxial mit der Isolatormittellinie 13 ist. Als solches ist die Scheibe 14 „schwebend“ oder axial relativ zu dem Isolator 12 durch Gleiten entlang der Länge der Auskragungen 20 verschiebbar, um die Positionseinstellung der Scheibe 14, und dadurch auch der Bürstenunteranordnung 16 relativ zu dem Isolator 12 und dem Lager 1, zu ermöglichen.
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Ferner hat die Bürstenunteranordnung 16 eine Mittellinie 16a und die leitenden Fasern 18 sind umfänglich um die Mittellinie 16a beabstandet und erstrecken sich radial nach innen von dem inneren Ende 14b der leitenden Scheibe 14. Jede leitende Faser 18 ist bevorzugt aus Carbon hergestellt und hat ein inneres Ende 18a, das mit der Wellenaußenfläche 2a verbindbar ist, um einen leitenden Pfad zwischen der Welle 2 und der Scheibe 14 bereitzustellen, wobei die inneren Faserenden 18a zusammen das innere Leiterende 11a bereitstellen. Da die Scheibe 14 dazu ausgelegt ist, einen leitenden Pfad zwischen der Bürstenunteranordnung 16 und dem Gehäuse 3 bereitzustellen, ist jeder Strom oder jede Ladung auf der Welle 1 gerichtet, um vielmehr durch die Anordnung 10 hindurchzufließen als durch das Lager 1. Folglich fungiert die kombinierte Isolator- und Leiteranordnung 10, um das Lager 10 sowohl dadurch zu schützen, dass der direkte Stromfluss durch das Lager 1 (z. B. durch den Isolator 12) verhindert wird, als auch dadurch, dass ein alternativer Strompfad angrenzend an das Lager 1 mittels des Leiters 11 bereitgestellt wird. Mit der voranstehenden Beschreibung der Grundstruktur und der Funktionen werden diese und andere Komponenten der Anordnung ausführlich nachstehend beschrieben.
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Mit Bezug nun auf 4-6, 10 und 11 umfasste der Isolator 12 bevorzugt einen isolierenden Ring 30, der mit dem ersten axialen Ende 5a des Lageraußenrings 5 gekoppelt ist und die axialen Auskragungen 20 bereitstellt, und einen röhrenförmigen Isolatorkörper 32, der um den Außenring 5 angeordnet ist und mit dem isolierenden Ring 30 gekoppelt ist. Der isolierende Ring 30 ist aus einem isolierenden Material, bevorzugt mit Glas gefülltes Nylon und noch bevorzugter PA 66-GF35 gebildet, aber kann aus jedem anderen geeigneten Material gebildet sein. Bevorzugt ist der isolierende Ring 30 kreisförmig und hat einen axialen Abschnitt 34, der um einen Abschnitt der Außenfläche 5c des Lageraußenrings 5 angeordnet ist, und einen radialen Abschnitt 36, der sich nach innen von dem axialen Abschnitt 34 erstreckt.
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Der axiale Ringabschnitt 34 hat eine innere Umfangsfläche 35A, die um den Abschnitt der Ringaußenfläche 5c angeordnet ist, eine gegenüberliegende äußere Umfangsfläche 35B und eine ringförmige Nut 37. Die ringförmige Nut 37 erstreckt sich radial nach innen von der Außenfläche 35B und umfänglich um die Isolatormittellinie 13 und ist dazu ausgelegt, eine ringförmige Schulter 40 des röhrenförmigen Körpers 32 aufzunehmen, wie nachstehend beschrieben wird. Bevorzugt hat der axiale Ringabschnitt 34 ferner eine Einführungskante 34a, um die Kopplung mit dem röhrenförmigen Körper 32 zu erleichtern, wie nachstehend beschrieben wird.
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Ferner hat der radiale Abschnitt 36 des Rings 30 ein erstes axiales Ende 36a, das gegen das erste axiale Ende 5a des Lageraußenrings 5 angeordnet ist, und ein gegenüberliegendes zweites axiale Ende 36b, wobei die mehreren Auskragungen 20 sich axial von dem zweiten axialen Ende 36b erstrecken. Bevorzugt ist jede Auskragung 20 als ein im Allgemeinen rechteckiger Stab 38 gebildet, der ein inneres Ende 38a, das einstückig mit dem radialen Ringabschnitt 36 gebildet ist, und ein gegenüberliegendes, freies äußeres Ende 38b hat, das eine Haltenase 39 hat. Die Haltenasen 39 halten zusammen die leitende Scheibe 14 auf den Auskragungen 20 und jede Nase 39 hat eine verjüngte Einführungskante 39a, um das Einsetzen durch die Scheibenöffnungen 22 zu erleichtern, wie nachstehend beschrieben wird.
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Weiterhin mit Bezug auf 4-6 ist der röhrenförmige Isolatorkörper 32 im Allgemeinen kreisförmig zylindrisch und hat gegenüberliegende innere und äußere Umfangsflächen 33A bzw. 33B und gegenüberliegende axiale Enden 32a bzw. 32b. Der Isolatorkörper 32 ist bevorzugt aus Aluminium gebildet und hat zumindest eine Oxidationsschicht, die auf einer oder beiden Umfangsflächen 33A, 33B gebildet ist, die bevorzugt durch Anodisieren gebildet ist, aber alternativ aus einem anderen geeigneten isolierenden Material (z. B. ein starres Polymer oder eine Keramik) oder einem anderen anodisierten metallischen Material gebildet sein kann. Die innere Umfangsfläche 33A des Körpers 32 ist um die Außenfläche 5c des Lageraußenrings 5 anordenbar und die äußere Umfangsfläche 33B ist mit der Gehäuseinnenfläche 3a eingreifbar, um das Lager 5 axial zu halten. Ferner hat der röhrenförmige Isolatorkörper 32 bevorzugt eine ringförmige Schulter 40, die sich von der Innenfläche 33A angrenzend zu dem ersten axialen Ende 32 radial nach innen erstreckt, und eine gewinkelte Eingriffsfläche 42 angrenzend zu der Schulter 40. Bevorzugt erstreckt sich ein Flansch 44 von dem zweiten axialen Ende 32b des Isolatorkörpers 32 radial nach innen und ist gegen das zweite axiale Ende 5b des Lagers 5 anordenbar, um das axiale Lagerende 5b zu isolieren.
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Mit Bezug auf 5 und 10 wird mit der voranstehenden Struktur der bevorzugt zweistückige Isolator 12 um den Lageraußenring 5 in der folgenden Weise installiert. Der Isolatorkörper 32 wird zunächst um den Lageaußenring 5 durch Einsetzen des zweiten axialen Lagerendes 5b in das erste axiale Ende 32a des röhrenförmigen Körpers 32 und dann durch Gleiten der inneren Körperfläche 33A um die Ringaußenfläche 5c, bis der Flansch 44 gegen das zweite Ringende 5b anliegt, installiert. Dann wird der isolierende Ring 30 auf dem Lageraußenring 50 durch Einsetzen des ersten axialen Lagerendes 5a in das freie Ende 34a des axialen Ringabschnitts 34 installiert, wie in 10A gezeigt ist. Der axiale Ringabschnitt 34 wird in Richtung des röhrenförmigen Körpers 32 verschoben, sodass die gewinkelte Einführungsfläche 34b des Rings 30 das erste axiale Ende 32a des röhrenförmigen Körpers 32 radial nach außen biegt, bis die Schulter 40 in die Ausnehmung 37 des Rings 30 einschnappt. An diesem Punkt wird die gewinkelte Einführungsfläche 34b gegen die röhrenförmige Körpereingriffsfläche 42 angeordnet und das erste axiale Ende 36a des radialen Ringabschnitts 36 wird gegen das erste axiale Ende 5a des Lageraußenrings 5 angeordnet, wie in 10B dargestellt ist. Bevorzugt wird der isolierende Ring 30 dann an den Lageraußenring 5 angeformt (z. B. durch Wärmeanwendung), um den Isolator 12 feststehend um das Lager 1 herum zu halten.
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Mit Bezug auf 5-9 ist die leitende Scheibe 14 im Allgemeinen kreisförmige und bevorzugt aus einem leitenden metallischen Material, am bevorzugsten Aluminium, gebildet, kann aber aus jedem anderen geeigneten Material (z. B. Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt) gebildet sein. Die leitende Scheibe 14 hat bevorzugt einem äußeren Flansch 50, der sich axial von dem äußeren radialen Ende 14a der Scheibe 14 erstreckt und leitend mit der Gehäuseinnenfläche 3a eingreifbar ist, wobei bevorzugt der Flächenbereich der Scheibe 14 im leitenden Kontakt mit dem Gehäuse 3 vergrößert wird. Ferner umfasst die Scheibe 14 bevorzugt mehrere Montagelaschen 52, die umfänglich um die Mittellinie 15 beabstandet sind, wobei jede Montagelasche 52 mit der Bürstenunteranordnung 16 eingreift, um die Bürstenunteranordnung 16 mit der Scheibe 14 zu koppeln. Bevorzugt wird jede Montagelasche 52 durch Schneiden (z. B. Stempelschneiden) durch die Scheibe 14 gebildet, um eine rechteckige Lasche 52 und ein Durchgangsloch 56 zu bilden. Jede Lasche 52 ist um einen Halter 60 (nachstehend beschrieben) der Bürstenunteranordnung 16 gebogen, sodass jede eingegriffene Montagelasche 52 im Allgemeinen C-förmig ist, und das Durchgangsloch 56 Durchgänge für Fluide (z. B. Schmiermittel, Luft, etc.) bereitstellt, um durch die leitende Scheibe 14 zu fließen, um zu und von dem Lager zu gehen. Ferner stellt ein Abschnitt oder eine Anzahl der Durchgangslöcher 56 die Öffnungen 22 für die Isolatorauskragungen 20 bereit, sodass sich jede Auskragung 20 durch ein einzelnes Scheibendurchgangsloch 56 erstreckt, wie nachstehend beschrieben wird.
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Mit Bezug auf 12 wird die leitende Scheibe 14 mit dem Isolator 12 durch Verschieben der Scheibe 14 axial in Richtung des an dem Lager 1 installierten Isolators 12, bis die Einführungskante 39a der auskragenden Nase 39 mit der Außenkante 56a jeder Öffnung 20/Loch 56 eingreift, gekoppelt, wie in 12A gezeigt ist. Der Eingriff der Haltekante 39a mit der Lochkante 56a biegt oder lenkt den Auskragungsstab 38 radial nach innen ab, bis jede Auskragungshaltenase 39 von dem ersten axialen Ende 14c der Scheibe 14 nach außen versetzt angeordnet ist, wie in 12 dargestellt ist. An diesem Punkt ist die leitende Scheibe 14 beweglich mit dem Isolator 12 gekoppelt, um axial entlang der Auskragungen 20 verschiebbar zu sein, die einen gewissen Einstellungsbetrag der Position der Scheibe 14 und der Bürstenunteranordnung 16 relativ zu dem Gehäuse 1 erlauben.
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Mit Bezug nun auf 2, 5, 8 und 9 umfasst die leitende Bürstenunteranordnung 16 bevorzugt den ringförmigen Halter 60, der mit der leitenden Scheibe 14 verbunden ist, wie voranstehend beschrieben, und hat ein offenes inneres radiales Ende 60a mit einer ringförmigen Nut 62 und einem geschlossenen äußeren Ende 60b. Jede der mehreren leitenden Fasern 18 hat ein äußeres radiales Ende 18b, das innerhalb der Nut 62 angeordnet ist und sich radial nach innen von dem Halter 60 und in Richtung der Welle 2 erstreckt. Genauer gesagt hat der Halter 60 eine äußere axiale Basis 64 und zwei gegenüberliegende radiale Beine 66, sodass der Halter 60 im Allgemeinen C-förmige axiale Querschnitte hat. Die Halterbeine 66 klemmen bevorzugt gegen die äußeren Enden 18b der leitenden Fasern 18, um die Fasern 18 in der Nut 62 zu halten.
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Ferner umfasst die Bürstenunteranordnung 16 bevorzugt einen kreisförmigen Ring 68, der in der Halternut 62 angeordnet ist, und jede der mehreren leitenden Fasern 18 ist um den Ring 68 gebogen. Als solches ist jede leitende Faser 18 bevorzugt im Allgemeinen U-förmig oder V-förmig und hat zwei innere Enden 18a, die mit der Wellenaußenfläche 2a kontaktierbar sind. Jedoch kann jede der leitenden Fasern 18 angeordnet sein, sich als ein im Allgemeinen gerader Strang (nicht gezeigt) von dem äußeren radialen Ende 18b zu dem inneren radialen Ende 18a zu erstrecken.
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Ferner sind die mehreren leitenden Fasern 18 der Bürstenunteranordnung 16 entweder in einem im Allgemeinen durchgängigen Ring aus Fasern (nicht gezeigt) oder bevorzugt als mehrere umfänglich beabstandete diskrete Sets 19 von Fasern 18 angeordnet. Im letzteren bevorzugten Fall sind die Sets 19 von Fasern 18 bevorzugt durch Stempel-Schneiden von einer Bürstenanordnung 16 gebildet, die einen durchgängigen Ring von Fasern 18 hat, sodass die Fasersets 19, die mit der Welle 2 kontaktierbar sind, durch Sets 21 von Faser 18 mit kürzerer Länge beabstandet sind. Ebenfalls ist jede leitende Faser 18 bevorzugt derart bemessen, dass sie einen Durchmesser in dem Bereich von fünf Mikrometer oder Mikrons (5 µm) bis einhundert Mikrons (100 µm) hat. Obwohl jede leitende Faser 18 bevorzugt aus Carbon, wie voranstehend diskutiert, gebildet ist, können die Fasern 18 alternativ aus jedem geeigneten elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise einem metallischen Material, einem leitenden Polymer, etc., gebildet sein.
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Obwohl der Leiter 11 bevorzugt die leitende Scheibe 14 und die Bürstenunteranordnung 16 umfasst, wie voranstehend beschrieben und in den Zeichnungsfiguren dargestellt, kann der Leiter 11 alternativ in jeder anderen geeigneten Weise gebildet sein, die sowohl mit dem Isolator 12 koppelbar als auch geeignet ist, einen oder mehrere leitende Pfad zwischen der Welle 2 und dem Gehäuse 3 bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Leiter 11 anstelle der Bürstenunteranordnung 16 einen massiven Ring aus einem leitenden Material (nicht gezeigt) umfassen, das an der leitenden Scheibe 14 befestigt und leitend mit der Welle 2 eingreifbar ist, wobei der Ring entweder eine durchgängige innere umfängliche Kontaktfläche oder mehrere bogenförmige Kontaktflächenabschnitte hat, die durch radial nach innen erstreckende Auskragungen bereitgestellt werden. Als eine weitere Alternative kann die leitende Scheibe 14 mit einem inneren Ende 14b gebildet sein, das mit der Wellenaußenfläche 2a kontaktierbar ist, um einen direkten leitenden Pfad zwischen der Welle 2 und der Scheibe 14 bereitzustellen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst all diese und andere geeignete Konstruktion des Leiters 11, die geeignet sind, im Allgemeinen wie hierin beschrieben zu fungieren.
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Die Isolator/Leiteranordnung 10 der vorliegenden Erfindung ist effektiver beim Schützen eines Lagers 1 vor Schäden, die durch elektrischen Strom verursacht werden, als zuvor bekannte Vorrichtungen. Der Isolator 12 verhindert effektiv eine Spannungsdifferenz daran, zwischen der Welle 2 und dem Gehäuse 3 durch das Lager 1 hindurch aufgebaut zu werden, sodass elektrischer Strom daran gehindert wird, durch den Innen- und Außenring 4, 5 und die Wälzkörper 6 zufließen. Um ferner sicherzustellen, dass kein elektrischer Strom durch das Lager hindurch geht, stellt die leitende Scheibe 14 und die Bürstenunteranordnung 16 einen alternativen Pfad für jegliche Ladung oder Strom an der Welle 2 bereit, um durch die leitenden Fasern 18 zu dem Halter 60, durch den Halter 60 und in die leitende Scheibe 14 zu gehen, dann durch den äußeren Scheibenflansch 50 und in das Gehäuse 3 zu gehen. Zusätzlich oder alternativ können leitende Pfade in das Gehäuse 3 durch axialen Kontakt zwischen einen Abschnitt des Gehäuses 3 (z. B. eine radiale Schulter) oder einer Komponente 7 der Maschine, die in dem Gehäuse 3 angeordnet ist, wie beispielsweise eine Feder, einem Stift, etc., und entweder einer Fläche der leitenden Scheibe 14, wie in 13 gezeigt ist, oder/und des ringförmigen Halters 60 bereitgestellt werden. Folglich wird jegliche Ladung oder Strom an der Welle 2 in dem Bereich des Lagers 1 sowohl durch den Isolator 12 daran gehindert, durch das Lager 1 hindurchzugehen, als auch überbrückt, um durch die Bürstenanordnung 16 und die leitende Scheibe 14 des Leiters 1 zu gehen. Ferner kann die Anordnung 10 an dem Lager 1 durch einen Hersteller oder Großhändler installiert werden, sodass ein Lager 1 mit einer kombinierten Isolator- und Leiteranordnung 10 einem Kunden oder Endnutzer als eine Gesamtanordnung bereitgestellt werden kann, die fertig zum Installieren an einer Welle 2 und innerhalb eines Gehäuses 3 ist.
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Es wird von denen mit Fachwissen gewürdigt werden, dass Änderungen an den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von dem breiten erfinderischen Konzept davon abzuweichen. Es wird verstanden, dass daher diese Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die offenbart sind, beschränkt ist, sondern dass sie beabsichtigt ist, Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung abzudecken, wie sie allgemein in den angehängten Ansprüchen definiert ist.