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WO2018028732A1 - Potentialausgleichsvorrichtung zum ausgleich von elektrischen potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden bauteile - Google Patents

Potentialausgleichsvorrichtung zum ausgleich von elektrischen potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden bauteile Download PDF

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WO2018028732A1
WO2018028732A1 PCT/DE2017/100486 DE2017100486W WO2018028732A1 WO 2018028732 A1 WO2018028732 A1 WO 2018028732A1 DE 2017100486 W DE2017100486 W DE 2017100486W WO 2018028732 A1 WO2018028732 A1 WO 2018028732A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bonding device
equipotential bonding
base
free end
component
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE2017/100486
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin Rudin
Yuan Yao
Thomas STÖHR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of WO2018028732A1 publication Critical patent/WO2018028732A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/40—Structural association with grounding devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/10—Connectors or connections adapted for particular applications for dynamoelectric machines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/26—Solid sliding contacts, e.g. carbon brush
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings

Definitions

  • the invention relates to an equipotential bonding device for compensating electrical potentials of two relatively moving components, with a base for direct or indirect attachment to the first component, with a displaceably mounted on or in the base member power transmission element, the at least one electrical conduction path between the base and a free end of the current transfer element for contacting the second component, and with a spring element for acting on the current transfer element with such a bias that the free end of the current transfer element for contacting the second component protrudes with respect to the base.
  • a typical example of such components are a bearing of a shaft and the associated shaft.
  • bearing bearings are provided with lubricating media to reduce friction and to ensure optimum functionality and maximum service life.
  • induced voltages can lead to a potential difference between the parts, especially in applications in the field of e-mobility.
  • Due to existing lubricants no direct power line can be made through the bearings, which can lead to sparking and thus damage to bearing parts above a certain potential difference.
  • use cases are known in which a power line is generally desired, with lubricated contact points oppose this.
  • bearing protection rings SGR: Shaft Grounding Rings
  • Aegis TM rings are known, which are screwed in front of a bearing and derive the stresses by means of circumferentially distributed carbon fiber brushes.
  • the above-mentioned equipotential bonding device for compensating electrical potentials of two components moving relative to one another is known from DE 10 2004 012 946 A1 as a "device for continuous discharge of static energy.”
  • This device comprises a holder for indirect attachment to a main bearing of a shaft, a sliding contact piece mounted linearly displaceably in the holder and forming at least one electrical conduction path between a contact for electrical connection to main bearing and a free end of the sliding contact piece for contacting the shaft, and a spring for biasing the sliding contact piece with such a bias that the free end of the sliding contact piece for contacting the shaft protrudes from the holder in the direction of the shaft.
  • an equipotential bonding device on the one hand ensures the permanent passage of current between moving components and on the other hand causes the least possible additional friction torque.
  • the object is achieved according to the invention by an equipotential bonding device having the features of claim 1.
  • Preferred embodiments of the invention are set forth in the subclaims and the following description, each of which individually or in combination may constitute an aspect of the invention.
  • the current transmission element has a low-friction sliding element, which is arranged at its free end or extends to this free end. This device ensures the permanent passage of current between moving machine parts.
  • the sliding element has the advantage that, in addition to ensuring the guiding function, the device causes as little additional frictional torque as possible.
  • the sliding member slides on contact with the second component on its surface.
  • the sliding element-at least in the region of the free end- preferably surrounds the conduction path and thereby encapsulates the conduction path, in particular outward.
  • the sliding element is therefore preferably designed as a sliding sleeve surrounding the conduction path at least in sections or as a corresponding sliding ring.
  • the base in turn provides a current path for electrically connecting the electrical conduction path to the first component.
  • the base part has at least one electrically conductive component, for example a sheet metal sleeve.
  • the entire base may be electrically conductive.
  • the electrical connection of the electrical conduction path to the first component is preferably produced directly by the attachment of the base to the first component.
  • the low-friction sliding element is a PTFE element.
  • the element consists of PTFE (polytetrafluoroethylene), so it is an element which is characterized by a very low coefficient of friction.
  • the current transmission element has at least one carbon-based guide element for forming the at least one line path.
  • This at least one carbon-based guide element is in particular at least one carbon fiber.
  • the at least one guide element may also consist of another conductive material.
  • the current transmission element has a base element, on which the spring element is supported.
  • the base member is substantially sleeve-shaped and has a structure on which the spring element can be supported. This structure may be, for example, a bridge.
  • the at least one guide element is held or at least guided by structures of the base element and / or the sliding element.
  • the guide element forming the conduction path / will circumferentially surround the guide elements forming the conduction path from the base element and / or slide element (full).
  • the movement of the two components relative to each other is a rotary movement.
  • the second component is a shaft.
  • the first component is then, for example, a bearing part for supporting the shaft.
  • the power transmission element is mounted displaceably in / on the base part by means of a bearing device.
  • the storage device preferably has a plurality of bearings.
  • the power transmission element is mounted in / on the base linearly displaceable.
  • the spring element is designed as a compression spring.
  • FIG. 1 shows an arrangement of two relatively moving components and a potential equalization device for equalizing the electrical potentials of these two components according to a preferred embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows in a partial sectional view of an arrangement of an equipotential bonding device 10 to compensate for electrical potentials of two relatively moving components 12, 14 and parts of these two components 12, 14.
  • the first of these components 12 as a housing component and the second the- These components 14 as about an axis A rotating (arrow D) shaft formed.
  • the relative movement of the two components 12, 14 is thus a rotary movement in the example.
  • the equipotential bonding device 10 is fixedly connected to the first component 12 via a fastening structure 16 formed as a screw connection.
  • the potential equalization device 10 comprises a sleeve-like base part 18 having the fastening structure 16 for direct attachment to the first component 12, wherein this base part 18 has a sheet metal sleeve 20 or is designed as a sheet metal sleeve 20. Furthermore, the equipotential bonding device 10 comprises a in the base 18 by means of a bearing device 22 displaceably mounted power transmission element 26 which forms at least one electrical conduction path, and a spring element 24 for acting on the current transmission element 26 with a mechanical bias.
  • the current transmission element 26 has a substantially sleeve-shaped base element 28 with a web 30 in the interior of this sleeve shape, on which the spring element 24 is supported.
  • the current transmission element 26 has at least one carbon-based guide element 32.
  • a plurality of guide elements are provided, which are formed as carbon fibers.
  • the spring element 24 acts on the current transmission element 26 with mechanical bias such that a free end 34 of the current transmission element 26 protrudes from the base part 18 in the direction of the second component 14 designed as a shaft and contacts this second component 14.
  • At the free end 34 of the current transmission element 26 is further designed as a sliding sleeve low-friction sliding element 36 of the current transmission element 26 is arranged.
  • This element consists of PTFE (polytetrafluoroethylene), so it is a PTFE element, which is characterized by a very low coefficient of friction.
  • the sliding sleeve surrounds the guide elements 32 in the region of the free end 34 and thereby encapsulates the guide elements 32 to the outside.
  • the conductive paths formed by the vanes 32 are parallel to each other and extend from a fastener 38, by which the vanes 32 are electrically connected to the base 18, to the free end 34 of the power transmission element 26, the base 18 for electrical connection to the first component 12 and the free end 34 of the current transfer element 26th for contacting the second component 14 is used.
  • the electrically conductive connection between the components 12, 14 thus takes place via the components: first component 12 - base part 18 or its sleeve 20 - guide elements 32 - second component.
  • the components 12, 14 and the equipotential bonding device 10 are arranged so that the direction in which the current transmission element 26 is mounted linearly displaceable, with respect to the second component 14 and its axis of rotation A, a radial direction.
  • the spring element 24 thus presses the free end 34 of the current transmission element 26 radially onto the lateral surface of the second component 14 designed as a shaft.
  • the device 10 according to the invention has the goal to produce a permanent power line between moving, in particular rotating, components 12, 14.
  • the structure of the device 10 is as follows:
  • the spring-mounted power transmission element 26 is inserted into the housing 12, being advantageously screwed or clamped so as to produce a reversible connection.
  • the electrical conduction path is realized by means of carbon fibers 32 between the rotating shaft 14 and the housing 12.
  • the distance between the spring-mounted element 26 and the shaft 14 is determined by means of the low-exercise sleeve 36, which is advantageously made of PTFE. Any wear or ovality of the shaft 14 are compensated by the spring adjustment by means of spring element 24.
  • modified embodiments of the current transmission element 26 are conceivable:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Potentialausgleichsvorrichtung (10) zum Ausgleich von elektrischen Potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden Bauteile (12, 14), mit einem Grundteil (18) zur direkten oder indirekten Befestigung am ersten Bauteil (12), einem an oder in dem Grundteil (18) verlagerbar gelagerten Stromübertragungselement (26), das mindestens einen elektrischen Leitungspfad zwischen dem Grundteil (18) und einem freien Ende (34) des Stromübertragungselements (26) zum Kontaktieren des zweiten Bauteils (14) bildet, und einem Federelement (24) zur Beaufschlagung des Stromübertragungselements (26) mit einer derartigen Vorspannung, dass das freie Ende (34) des Stromübertragungselements (26) zur Kontaktierung des zweiten Bauteils (14) gegenüber dem Grundteil (18) herausragt. Es ist vorgesehen, dass das Stromübertragungselement ein reibungsarmes Gleitelement (36) aufweist, das an seinem freien Ende (34) angeordnet ist oder bis zu diesem freien Ende (34) reicht.

Description

Potentialausgleichsvorrichtung zum Ausgleich von elektrischen Potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden Bauteile
Die Erfindung betrifft eine Potentialausgleichsvorrichtung zum Ausgleich von elektrischen Potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden Bauteile, mit einem Grundteil zur direkten oder indirekten Befestigung am ersten Bauteil, mit einem an oder in dem Grundteil verlagerbar gelagerten Stromübertragungselement, das min- destens einen elektrischen Leitungspfad zwischen dem Grundteil und einem freien Ende des Stromübertragungselements zum Kontaktieren des zweiten Bauteils bildet, und mit einem Federelement zur Beaufschlagung des Stromübertragungselements mit einer derartigen Vorspannung, dass das freie Ende des Stromübertragungselements zur Kontaktierung des zweiten Bauteils gegenüber dem Grundteil herausragt.
Ein typisches Beispiel für derartige Bauteile sind ein Lager einer Welle und die dazugehörige Welle. In der Regel sind tragende Lagerstellen mit Schmiermedien versehen, um Reibung zu vermindern und eine optimale Funktionsfähigkeit sowie maximale Lebensdauer zu gewährleisten. Bei bewegten, insbesondere rotierenden Bauteilen kann es, vor allem bei Anwendungen im Bereich der E-Mobilität, durch induzierte Spannungen zu einer Potentialdifferenz zwischen den Teilen kommen. Bedingt durch vorhandene Schmiermedien kann keine direkte Stromleitung durch die Lagerstellen erfolgen, wobei es ab einer bestimmten Potentialdifferenz zu Funkenschlag und dadurch zu Schäden an Lagerteilen kommen kann. Weiterhin sind Anwendungsfälle bekannt, in denen generell eine Stromleitung erwünscht ist, wobei geschmierte Kontaktstellen diesem entgegenstehen.
Zum Abbau von induzierten Spannungen bei rotierenden Maschinen können Lagerschutzringe (SGR: Shaft Grounding Rings) zum Einsatz kommen. Hier sind beispiels- weise Aegis™-Ringe bekannt, welche vor ein Lager geschraubt werden und die Spannungen mittels am Umfang verteilter Kohlefaserbürsten ableiten.
Nachteil dieser Lösung ist die Gefahr der Verschmutzung der Kohlefaserbürsten und damit eine Einschränkung der Funktionalität der Leitfähigkeit. Weiterhin haben die ra- dial aufliegenden Bürsten keine aktive nachstellende Funktion, um Verschleiß zu kompensieren.
Zum anderen existieren leitfähige Vliese, welche an Radialwellendichtringen ange- bracht/aufgeklebt werden können und einen Stromdurchgang durch ein Wälzlager ermöglichen (Freudenberg). Der Nachteil dieses Konzeptes besteht in der eingeschränkten Nachstellung der leitenden Komponente.
Die eingangs erwähnte Potentialausgleichsvorrichtung zum Ausgleich von elektrischen Potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden Bauteile ist aus der Druckschrift DE 10 2004 012 946 A1 als„Vorrichtung zur kontinuierlichen Entladung statischer Energie" bekannt. Diese Vorrichtung umfasst einen Halter zur indirekten Befestigung an einem Hauptlager einer Welle, ein in dem Halter linear verlagerbar gelagertes Schleifkontaktstück, das mindestens einen elektrischen Leitungspfad zwischen einem Kontakt zum elektrischen Verbinden mit Hauptlager und einem freien Ende des Schleifkontaktstücks zum Kontaktieren der Welle bildet, und eine Feder zur Beaufschlagung des Schleifkontaktstücks mit einer derartigen Vorspannung, dass das freie Ende des Schleifkontaktstücks zur Kontaktierung der Welle aus dem Halter in Richtung der Welle herausragt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Potentialausgleichsvorrichtung anzugeben, die einerseits den permanenten Stromdurchgang zwischen bewegten Bauteilen sicherstellt und andererseits ein möglichst geringes zusätzliches Reibmoment verursacht. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Potentialausgleichsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Bei der erfindungsgemäßen Potentialausgleichsvorrichtung ist vorgesehen, dass das Stromübertragungselement ein reibungsarmes Gleitelement aufweist, das an seinem freien Ende angeordnet ist oder bis zu diesem freien Ende reicht. Diese Vorrichtung stellt den permanenten Stromdurchgang zwischen bewegten Maschinenteilen sicher. Dies dient unter anderem zur Vermeidung von Schäden an geschmierten Lagerstellen sowie dem generellen Potentialausgleich zwischen bewegten Bauteilen. Durch das Gleitelement ergibt sich der Vorteil, dass die Vorrichtung neben der Gewährleistung der Leitfunktion ein möglichst geringes zusätzliches Reibmoment verursacht. Das Gleitelement gleitet bei Kontakt mit dem zweiten Bauteil auf dessen Oberfläche. Dabei umgibt das Gleitelement -zumindest im Bereich des freien Endes- bevorzugt den Leitungspfad und kapselt den Leitungspfad dadurch insbesondere nach außen hin ab. Bevorzugt ist das Gleitelement daher als eine den Leitungspfad zumindest abschnittsweise umgebende Gleithülse oder als ein entsprechender Gleitring ausgebildet. Das Grundteil stellt seinerseits einen Strompfad zur elektrischen Verbindung des elektrischen Leitungspfades mit dem ersten Bauteil zur Verfügung. Dazu weist das Grundteil zumindest eine elektrisch leitende Komponente, beispielsweise eine Blechhülse, auf. Alternativ kann auch das ganze Grundteil elektrisch leitend sein. Die elektrische Verbindung des elektrischen Leitungspfades mit dem ersten Bauteil wird bevorzugt direkt durch die Befestigung des Grundteils am ersten Bauteil hergestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das reibungsarme Gleitelement ein PTFE-Element ist. Das Element besteht dabei aus PTFE (Polytetrafluorethylen), ist also ein Element, welches sich durch einen sehr geringen Reibungskoeffizienten auszeichnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stromübertragungselement zur Ausbildung des zumindest einen Leitungspfades mindestens ein kohlenstoffbasiertes Leitelement aufweist. Dieses mindestens eine kohlenstoffbasierte Leitelement ist insbesondere zumindest eine Kohlefaser. Alternativ kann das mindestens eine Leitelement auch aus einem anderen leitfähigen Material bestehen.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stromübertragungselement ein Basiselement aufweist, an dem sich das Fe- derelement abstützt. Das Basiselement ist im Wesentlichen hülsenförmig und weist eine Struktur auf, an der sich das Federelement abstützen kann. Diese Struktur kann beispielsweise ein Steg sein. Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das mindestens eine Leitelement von Strukturen des Basiselements und/oder des Gleitelements gehalten oder zumindest geführt wird. Dabei wird das den Leitungspfad bildende Leitelement/werden die den Leitungspfad bildenden Leitelemente vom Basiselement und/oder Gleitelement (voll)umfänglich um- geben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bewegung der beiden Bauteile relativ zu einander eine Drehbewegung ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das zweite Bauteil eine Welle ist. Das erste Bauteil ist dann beispielsweise ein Lagerteil zur Lagerung der Welle.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stromübertragungselement in/an dem Grundteil mittels einer Lagereinrichtung verlagerbar gelagert ist. Die Lagereinrichtung weist bevorzugt mehrere Lager auf.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stromübertragungselement in/an dem Grundteil linear verlagerbar gelagert.
Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Federelement als eine Druckfeder ausgebildet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt die
Fig. 1 : eine Anordnung aus zwei sich relativ zueinander bewegenden Bauteilen und einer Potentialausgleichsvorrichtung zum Ausgleich der elektrischen Potentialen dieser beiden Bauteile gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt in einer teilweisen Schnittdarstellung eine Anordnung aus einer Potentialausgleichsvorrichtung 10 zum Ausgleich von elektrischen Potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden Bauteile 12, 14 sowie Teilen dieser beiden Bauteile 12, 14. Dabei ist das erste dieser Bauteile 12 als Gehäusebauteil und das zweite die- ser Bauteile 14 als um eine Achse A drehende (Pfeil D) Welle ausgebildet. Die Relativbewegung der beiden Bauteile 12, 14 ist im Beispiel somit eine Drehbewegung. Die Potentialausgleichsvorrichtung 10 ist über eine als Verschraubung ausgebildete Befestigungsstruktur 16 fest mit dem ersten Bauteil 12 verbunden.
Die Potentialausgleichsvorrichtung 10 umfasst ein die Befestigungsstruktur 16 aufweisendes hülsenartiges Grundteil 18 zur direkten Befestigung am ersten Bauteil 12, wobei dieses Grundteil 18 eine Blechhülse 20 aufweist beziehungsweise als Blechhülse 20 ausgebildet ist. Weiterhin umfasst die Potentialausgleichsvorrichtung 10 ein in dem Grundteil 18 mittels einer Lagervorrichtung 22 verlagerbar gelagertes Stromübertragungselement 26, das mindestens einen elektrischen Leitungspfad bildet, sowie ein Federelement 24 zur Beaufschlagung des Strom Übertragungselements 26 mit einer mechanischen Vorspannung. Das Stromübertragungselement 26 weist ein im Wesentlichen hülsenförmiges Basiselement 28 mit einem Steg 30 im Inneren dieser Hül- senform auf, an dem sich das Federelement 24 abstützt. Zur Ausbildung des zumindest einen Leitungspfades weist das Stromübertragungselement 26 mindestens ein kohlenstoffbasiertes Leitelement 32 auf. Im vorliegenden Beispiel sind mehrere Leitelemente vorgesehen, die als Kohlefasern ausgebildet sind. Das Federelement 24 beaufschlagt das Stromübertragungselement 26 derart mit mechanischen Vorspan- nung, dass ein freies Ende 34 des Stromübertragungselements 26 aus dem Grundteil 18 in Richtung des als Welle ausgebildeten zweiten Bauteils 14 herausragt und dieses zweite Bauteil 14 kontaktiert. Am freien Ende 34 des Stromübertragungselements 26 ist weiterhin ein als Gleithülse ausgebildetes reibungsarmes Gleitelement 36 des Stromübertragungselements 26 angeordnet. Dieses Element besteht aus PTFE (Poly- tetrafluorethylen), ist also ein PTFE-Element, welches sich durch einen sehr geringen Reibungskoeffizienten auszeichnet. Die Gleithülse umgibt die Leitelemente 32 im Bereich des freien Endes 34 und kapselt die Leitelemente 32 dadurch nach außen hin ab. Die von den Leitelementen 32 gebildeten Leitungspfade verlaufen parallel zu einander und reichen von einem Befestigungselement 38, durch das die Leitelemente 32 an dem Grundteil 18 elektrisch leitend befestigt sind, bis zu dem freien Ende 34 des Stromübertragungselements 26, wobei das Grundteil 18 zum elektrischen Verbinden mit dem ersten Bauteil 12 und das freie Ende 34 des Stromübertragungselements 26 zum Kontaktieren des zweiten Bauteils 14 dient. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Bauteilen 12, 14 erfolgt also über die Komponenten: erstes Bauteil 12 - Grundteil 18 beziehungsweise dessen Hülse 20 - Leitelemente 32 - zweites Bauteil. Die Bauteile 12, 14 und der Potentialausgleichsvorrichtung 10 sind dabei so angeordnet, dass die Richtung, in der das Stromübertragungselement 26 linear verschieblich gelagert ist, bezüglich des zweiten Bauteils 14 und seiner Drehachse A, eine radiale Richtung ist. Das Federelement 24 drückt also das freie Ende 34 des Stromübertragungselements 26 radial auf die Mantelfläche des als Welle ausgebildeten zweiten Bauteils 14.
Es ergeben sich folgende Vorteile:
1 . Zuverlässiger Schutz gegen Schäden an geschmierten Lagerbauteilen, die durch Funkenbildung entstehen,
2. Gewährleistung eines Potentialausgleichs zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen 12, 14,
3. sehr geringe Reibung durch die PTFE Kontaktflächen und
4. Kosten der Vorrichtung, die deutlich geringer sind als Lösungen, wie beispiels- weise ein SGR (Shaft Grounding Ring).
Im Folgenden soll die Erfindung noch einmal mit anderen Worten beschrieben werden: Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 hat zum Ziel, eine permanente Stromleitung zwischen bewegten, insbesondere rotierenden, Bauteilen 12, 14 herzustellen.
Der Aufbau der Vorrichtung 10 ist wie folgt: Das federnd gelagerte Stromübertragungselement 26 wird in das Gehäuse 12 eingebracht, wobei es vorteilhafter Weise geschraubt oder geklemmt wird, um so eine reversible Verbindung herzustellen. Der elektrische Leitungspfad wird mittels Kohlefasern 32 zwischen der drehenden Welle 14 und dem Gehäuse 12 realisiert. Der Abstand zwischen federnd gelagerten Element 26 und der Welle 14 wird mittels der rei- bungsarmen Hülse 36 sichergestellt, die vorteilhafter Weise aus PTFE hergestellt ist. Etwaiger Verschleiß oder Unrundheiten der Welle 14 werden durch die Federanstellung mittels Federelement 24 ausgeglichen. Weiterhin sind modifizierte Ausführungen des Stromübertragungselements 26 denkbar:
PTFE-Hülse mit komplett eingebetteten Fasern 32,
Unterschiedliche Positionierung der Kohlefasern 32,
Abweichende Werkstoffe für die Gleithülse 36,
- breiterer Kohlekontakt anstatt Fasern,
Vereinfachter Innenaufbau der Vorrichtung 10,
gefederter Kohlestift anstatt Hülse 28 mit Fasern 32 und
einteilige gefederte PTFE-Hülse mit eingebetteten Fasern ohne Blech- Führungshülse 20.
Bezuqszeichenliste
10 Potentialausgleichsvorrichtung
12 Bauteil, erstes (Gehäusebauteil)
14 Bauteil, zweites (Welle)
16 Befestigungsstruktur (Verschraubung)
18 Grundteil
20 Hülse (Blech-)
22 Lagereinrichtung
24 Federelement (Druckfeder)
26 Stromübertragungselement
28 Basiselement, hülsenförmig
30 Steg
32 Leitelement (Kohlefasern)
34 freies Ende (Stromübertragungselement)
36 Gleitelement (PTFE-Element)
38 Befestigungselement
A Drehachse
D Pfeil (Drehrichtung)

Claims

Patentansprüche
1 . Potentialausgleichsvorrichtung (10) zum Ausgleich von elektrischen Potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden Bauteile (12, 14), mit
einem Grundteil (18) zur direkten oder indirekten Befestigung am ersten Bauteil
(12),
einem an oder in dem Grundteil (18) verlagerbar gelagerten Stromübertragungselement (26), das mindestens einen elektrischen Leitungspfad zwischen dem Grundteil (18) und einem freien Ende (34) des Stromübertragungselements (26) zum Kontaktieren des zweiten Bauteils (14) bildet, und
einem Federelement (24) zur Beaufschlagung des Stromübertragungselements (26) mit einer derartigen Vorspannung, dass das freie Ende (34) des Stromübertragungselements (26) zur Kontaktierung des zweiten Bauteils (14) gegenüber dem Grundteil (18) herausragt, wobei das Stromübertragungselement (26) ein reibungsarmes Gleitelement (36) aufweist, das an dem freien Ende (34) des Stromübertragungselements (26) angeordnet ist oder bis zu diesem freien Ende (34) reicht.
2. Potentialausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das reibungsarme Gleitelement (36) ein PTFE-Element ist.
3. Potentialausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass das Stromübertragungselement (26) zur Ausbildung des zumindest einen Leitungspfades mindestens ein kohlenstoffbasiertes Leitelement (32), insbesondere zumindest eine Kohlefaser, aufweist.
4. Potentialausgleichsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromübertragungselement (26) ein Basiselement (28) aufweist, an dem sich das Federelement (24) abstützt.
5. Potentialausgleichsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leitelement (32) von Strukturen des Basiselements (28) und/oder des Gleitelements (36) gehalten oder zumindest geführt wird.
6. Potentialausgleichsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Bewegung der beiden Bauteile (12, 14) relativ zu einander eine Drehbewegung ist.
7. Potentialausgleichsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (14) eine Welle ist.
8. Potentialausgleichsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromübertragungselement (26) in/an dem Grundteil (18) mittels einer Lagereinrichtung (22) verlagerbar gelagert ist.
9. Potentialausgleichsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromübertragungselement (26) in/an dem Grundteil (18) linear verlagerbar gelagert ist.
10. Potentialausgleichsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (24) als eine Druckfeder ausgebildet ist.
PCT/DE2017/100486 2016-08-10 2017-06-09 Potentialausgleichsvorrichtung zum ausgleich von elektrischen potentialen zweier sich relativ zueinander bewegenden bauteile Ceased WO2018028732A1 (de)

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