DE1488671B2 - Bürstenhalter für Kollektoren von elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

Derartige Bürstenhalter, wie sie für die Kollektoren von elektrischen Maschinen wie Kommutatoren, Stromwender und Schleifringe laufend verwendet werden, müssen die betreffenden Bürsten halten, deren Aufgabe darin besteht, den Stromübergang von einem feststehenden Teil der Maschine auf einen umlaufenden Teil derselben zu vermitteln. Dies ge

Nach all diesen Patentschriften drückt eine Kraft die Bürste seitlich über eine Rolle oder eine Gleitfläche gegen eine Wand der Bürstentasche, die als Führungsfläche dient. Diese bekannten Bürstenhalter sind insofern nachteilig, als der Angriffspunkt dieser seitlich wirkenden Kraft sich nicht in der Mitte der Seitenfläche der Bürste befindet und seine Lage in bezug auf den Bürstenkopf in Abhängigkeit vom Abnutzungsgrad der Bürste ändert. Zufolge dieser

schicht in einer bestimmten geometrischen Lage und 15 Gegebenheit neigt die Bürste immer noch zum Kippen unter Anwendung einer entsprechenden mechani- in der Bürstentasche, und es kann nach wie vor zum

Rattern auf dem Stromwender kommen. Das dadurch hervorgerufene Bürstenfeuer hat — wie bereits erwähnt — eine verstärkte Abnutzung und unter Umäd i

sehen Kraft, um den Stromübergang zwischen der Reibfläche der Bürste und dem umlaufenden Kollektor zu gewährleisten. Diese Kollektoranwendung

wird nachstehend als Stromwender bezeichnet, da ao ständen eine Zerstörung von Bürste und Stromdicser einen wichtigen Teil für den Gegenstand der wender zur Folge. Aus der deutschen Patentschrill

636465 ist eine etwas abweichende Lösung bekannt: Die Bürste wird mittels eines beweglichen Druckstückes aus Kohlenstoff oder aus Metall, das sciner-

Erfindung bildet.

Die wesentlichen Bestandteile eines Bürstenhalters
sind eine Tasche mit drei oder vier Wänden, welche
die Aufgabe hat, die Bürste derart zu führen, daß 25 seits federbelastet ist, gegen die Führungsfläche gediese sich nur in der Richtung ihrer Mittellinie ver- drückt. Dadurch werden aber die Verschiebungen schieben kann, ferner eine Feder, die gewöhnlich der Bürste in radialer Richtung behindert, und zwar mittels eines Druckgliedes auf die obere Stirnfläche zufolgedessen, daß das bewegliche Druckstück auf der Bürste einen Druck ausübt, um so den gewünsch- die gesamte Seitenfläche der Bürste drückt. Hierten Druck auf den Stromwender zu erziehlcn. Neben 30 durch läßt sich nicht nur der zur Aufrechterhaltung diesen beiden wesentlichen Teilen des Bürstenhalters eines guten Bürstenkontaktes notwendige konstante ist dieser vor allem noch mit Befestigungsorganen Bürstendruck in radialer Richtung nicht erreichen, ausgestattet. sondern es besteht sogar die Gefahr des Festfressens

Bekanntlich hängt die ordnungsgemäße Arbeits- der Bürste im Halter, so daß die Stromzuführung weise einer Bürste von ihrer mechanischen Stabilität 35 zum Stromwender unterbrochen werden kann. Bei ab. Die von Unrundhciten des laufenden Teiles fortgeschrittener Abnutzung der Bürste muß außei-(Stromwender) verursachten Vibrationen werden dem mit einer Verkantung des Druckstückes als Folge durch die Wirkung einer Feder kompensiert, die auf der Entspannung der oberen Feder gerechnet werden, den Bürstenkopf drückt. Die Bürste muß dazu in so daß die Bürste nicht mehr sicher geführt ist und der als Tasche bezeichneten Führung im Bürsten- 40 sich gegebenenfalls selbst verkanten kann, halter frei verschieblich sein, wozu ein entsprechen- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,

des Spiel zwischen der Bürste und der Tasche vorzu- einen Bürstenhalter der eingangs genannten Art zu sehen ist. Dieses Spiel erlaubt jedoch eine seitliche schaffen, bei dem unabhängig vom Abnutzungszu-Verschiebung des Bürstenunterteiles unter der Wir- stand der Bürste deren sichere und gleichmäßige kung der Reibungskräfte, wodurch die Bürste zum 45 Führung gewährleistet und deren Verkanten im Kippen in der Bürstentasche neigt, was zum Rattern Halter selbst ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird bei dem hier vorgeschlagenen Bürstenhalter dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Angriffspunkt des zweiten Druckstückes an der Bürstenseitenfläche in Abhängigkeit von der Bewegung des ersten Druckstückes derart verschiebbar ist, ik ih bhi Ab

auf dem Stromwender führen kann. Das dadurch verursachte Bürstenfeuer hat eine verstärkte Abnutzung oder unter Umständen eine Zerstörung von Bürste und Stromwender zur Folge.

Es wurden bereits mehrere Vorschläge gemacht, die bezwecken, diesem Nachteil abzuhelfen, was aber bisher nur unvollkommen gelungen ist.

Beispielsweise ist aus der deutschen Patent-

gg

daß der Angriffspunkt sich unabhängig vom Abnutzungsgrad der Kohlebürste in der Mitte der Bürstenseitenfläche zwischen dem Kopf und der

schrift 537 321 ein Bürstenhalter mit einer Bürste be- 55 Lauffläche der Kohlebürste befindet.

kannt, deren Kopf so geformt ist, daß eine Zerlegung der auf ihn wirkenden Federkiaft in eine in bezug auf den Stromwender radiale und eine tangeutiale Komponente erfolgt. Die tangentiale Komponente drückt dabei die Bürste gegen eine ah Führuiigsfläche dienende Fläche der Bürstenlasche Dennoch ist im Falle starker Reibung diese tangentinle Anpreßkraft nicht hinreichend, und die Bürste wird nicht mehr genügend gegen die Führungsfläche gedrückt.

P.ine Verbesserung wird nach der genannten deutschen Patentschrift bereits durch Anbringung eines mit dnc; Rolle vejsehuiiwi federbdastuten

Hierdurch wird erreicht, daß die Kohlebürste auch nach starker Abnutzung stets mit der gleichen Kraft gegen die dem Angriffspunkt des zweiten Druckstückes gegenüberliegende Führungsfläche gedrückt wird, so daß die Bürste nicht kippen kann. Ua außerdem das zweite Druckstock nur punktförmig an die betreffende Bürslenflüche drückt, ist eine leichte Beweglichkeit der Bürste in radialer Richtung gewährleistet.

Da der Angriffspunkt der tangentialen Druckkraft sich in der Mitte der Bürstenseitenfläche befindet, liegt die Bürste lungs ihrer gesamten gegenüberliegenden Seitenfläche an der Führungsfläche des

Bürstenhalters an. Die Lage der Bürste in der Tangentialrichtung des Stromwenders ist daher merklich stabiler als bei Bürstenhaltern, bei denen die tangentiale Kraft nahe dem Bürstenkopf wirkt, also an der gleichen Stelle, an der auch der Kontaktdruck in radialer Richtung ausgeübt wird. Es läßt sich auf diese Weise ein radialer Bürstenhalter unter Beibehaltung aller seiner Vorteile verwenden.

Von Vorteil ist bei dem erfindungsgemäßen Bürstenhalter weiterhin, daß der Kontaktdruck unabhängig von der Umlaufrichtung der Maschine ist, daß das Verhältnis der nutzbaren Länge der Bürste zu ihrer Gesamtlänge äußerst günstig ist und daß der Bürstenhalter einen einfachen konstruktiven Aufbau hat.

Sofern zwischen Bürstentasche und Bürste das übliche Spiel vorhanden ist, crziehlt man selbst bei außergewöhnlichen Störungen, beispielsweise wenn eine Lamelle des Stromwandlers abspringt (wenn nämlich die Andruckkraft ungenügend ist), zumindest das gleiche Betriebsverhalten, wie mit einem Bürstenhalter bisher bekannter Bauart.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bürstenhalters, die sich durch leichte Beweglichkeit der Bürste in radialer Richtung auszeichnet, läßt sich dadurch erhalten, daß das zweite als schwenkbar gelagerter Hebel ausgebildete Druckstück an seinem an der Bürstenseitenfläche anliegenden Ende eine Rolle trägt und an dem Druckarm gelagert ist und daß der Druckarm und der Hebel derart bemessen und ihre Drehpunkte so angeordnet sind, daß der Berührungspunkt der Rolle in der Mitte der Bürstenseitenfläche bleibt.

Eine besonders einfache Form des Bürstenhalters läßt sich dadurch erzielen, daß das zweite Druckstück als U-förmige Feder ausgebildet ist, deren eines rechtwinklig abgebogenes Schenkelende auf dem Bürstenkopf und deren anderes entsprechend abgebogenes Schenkelende auf einer Seitenwand des Bürstenhaltergehäuses aufliegt und deren gekrümmter Bereich in der Mitte zwischen den beiden Bürstenenden liegt (F i g. 3, 4).

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Bürstenhalters, anil der die radiale Veischieblichkeit der Bürste weiter verbessert bzw. die entsprechenden Reibungskräfte vermindert weiden, zeichnet sich dadurch aus, daß die Wand der die Bürste aufnehmenden Führung, gegen welche die Bürste von dem zweiten Druckstück drückbar ist, mit einer Schicht mit niedrigem Reibungskoeffizienten überzogen ist.

Insgesamt wird mit dem vorgeschlagenen Bürstenhalter und die damit erzielte bessere Führung der Bürste erreicht, daß die Oberfläche des Stromwenders weniger starkem Verschleiß unterliegt als bei den bisher üblichen Konstruktionen und daß ferner der Betrieb der Maschine selbst dann aufrechterhalten werden kann, wenn sich der Stromwender (beispielsweise auf Grund schädlicher Luftverunreinigungen) in einem solchen Zustand belindet, daß bei Verwendung bisher üblicher Bürstenhalter dessen Überholung unerläßlich gewesen wäre. Die so erzielte Aiifwandvermiiulerung ist offensichtlich.

In der Zeichnung ist ein Bürstenhalter der erfin-< dungsgeniäßen Art an Hand zweier beispielsweise gewählter Ausliiliiiiiigsformen schematisch veranschaulicht. Iis zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Aiisfühiungsfoini des Bürstenhalters, bestückt mit einer neuen Bürste, Fig. 2 eine Ansicht wie Fig. 1, jedoch mit einet weitgehend abgenutzten Bürste,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform, wiederum bestückt mit einer neuen Bürste,

Fig. 4 eine Ansicht wie Fig. 3, jedoch mit einer weitgehend abgenutzten Bürste.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Bürstenhalter von radialer Bauart besitzt ein Gehäuse 1, in dem eine

ίο nischenförmige Tasche 2 zur Aufnahme einer Bürste 3 ausgebildet ist. Der Bürstenhalter umfaßt ferner einen Druckarm 4, welcher derart angeordnet ist, daß er um die Achse 5 schwenken kann. Zwischen einem im Gehäuse 1 angeordneten Zapfen 6 und einem auf

t5 dem Druckarm 4 sitzenden Zapfen 7 ist eine Feder 8 vorgesehen, die den Kopf 9 des Druckarms 4 gegen die obere Stirnfläche der Bürste 3 drückt.

Auf dem Druckarm 4 ist ein um eine Welle 10 schwenkbarer Hebel 11 angeordnet, der mit seinem freien Ende über eine Rolle 12 gegen die Seitenfläche der Bürste 3 in der Mitte zwischen deren beiden Enden unter Druck aufsitzt. Die Lage des Hebels 11 gegen die Bürste 3 wird durch eine Feder 14 sichergestellt, die zwischen dem Hebel 11 und einem

»5 Zapfen 13 befestigt ist. In der an der Seite des Hebels 11 gelegenen Wand der Tasche 2 befindet sich eine Aussparung 15, die der Rolle 12 gestattet, sich in radialer Richtung verschieben zu können.

Der Druckarm 4 und der Hebel 11 sind derart ausgelegt und bemessen und ihre Schwenkachsen sind so angeordnet, daß dann, wenn der Kopf 9 des Druckarms 4 sich in der Tasche 2 auf Grund der Abnutzung der Bürste 3 verschiebt, die Rolle 12 des Hebels 11 sich nach unten längs der Bürste 3 über eine Entfernung bewegt, die etwa die Hälfte der von dem Druckarm durchlaufenden Strecke beträgt. Der Wirkungsbereich des Hebels auf die Bürste liegt daher stets in einer zu den beiden Enden der Bürste gleichen Entfernung. In den Fig. 1 und 2 ist der in radialer Richtung auf die Bürste ausgeübte Kontaktdruck mit F_R, der gegenüber ihm senkrecht wirkende, von dem Hebel 11 ausgeübte Druck mit F_T bezeichnet.

F i g. 3 und 4 geben einen Bürstenhalter in einer Ausführungsform wieder, bei der das auf Seite der Bürste einen Tangentialdruck ausübende Organ eine Feder ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Gehäuse des Bürstenhalters mit 21, die die Bürste aufnehmende Tasche 22 und die Bürste selbst mit 23 bezeichnet. Die den Radialdruck auf die Bürste erzeugende Anordnung ist hier zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt und kann in üblicher Weise ausgebildet sein; sie muß lediglich auf die obere Stirnfläche der Bürste 23 den notwendigen

SS Radialdruck F_R ausüben. Die Feder 24 ist in diesem Falle eine U-förmige Feder, die in unbelastetem Zustand gestreckt ist. Sie kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen und nimmt im Betriebszustand — wie gesagt — eine U-Form an. Sie ist der sie aufnehmenden Tasche so angepaßt, daß ihr einei* Schenkel längs der Bürste 23, ihr anderer Schenkel längs der Wandung 26 der Tasche des Bürstenhalters zu liegen kommt. Jedes Ende der Feder 24 ist rechtwinklig abgekröpft, so daß die Feder mit ihrer einen Kröpfung auf der Bürste 23, mit iluer anderen Kröpfung auf dem oberen Rand der Wandung 26 des Bürstenhalters aufliegt. Der untere, gekrümmte Bereich 27 der Feder 24 liiüt die Stabilisierung:',-

krall Ι·'_τ entstellen, und die Verschiebung des Wirkungsbereichs in tangentialer Richtung ist bei Abnutzung der Bürste gleich der Hälfte der Verschiebung der oberen Stirnfläche der Bürste.

Bei beiden Atisfühiungsfornicn ist es möglich, die Wand, gegen welche die Bürste selbst sich auf Grund der Tangentialkraft F₇ anlehnt, mit einer Schicht mit niedrigem Reibungskoeffizienten und hoher Wärmeleitfähigkeit zu belegen. Die Einheiten der hier beschriebenen Ausfüliιungsfoimen eines solchen Biirstenhalters können auch derart kombiniert werden, daß sie Bürstenhalter erzielen, die entweder in axialer Richtung oder in tangentialer Richtung oder auch in beiden Richtungen mchrcic Bürstentaschen auf dem gleichen Gehäuse aufweisen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Bürstenhalter für Kollektoren von elektrischen Maschinen mit einer die Kohlebürste aufnehmenden Führung, bei dem außer einem am Bürstenkopf kraftschliissig anliegenden ersten Druckstück ein zweites an der Bürstcnseitcnflächc kraftschlüssig anliegendes Druckstiick angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt des zweiten Druckstückes an der Bürstcnseitenfläche in Abhängigkeit von der Bewegung des ersten Druckstückes derart verschiebbar ist, daß der Angriffspunkt sich unabhängig vom Abnutzungsgrad der Kohlebürste in der Mitte der Biirstenscitenfläche zwischen dem Kopf und der Lauffläche der Kohlebürste (3) befindet.
2. 2. Bürstenhalter nach Anspruch 1, bei dem das erste Druckstück aus einem schwenkbar gelagerten Druckarm besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite als schwenkbar gelagerter Hebel (11) ausgebildete Druckstück an seinem an der Bürstcnseitenfläche anliegenden Ende eine Rolle (12) trägt und an dem Druckarm (4) gelagert ist und daß der Druckarni (4) und der Hebel (11) derart bemessen und ihre Drehpunkte (5,10) so angeordnet sind, daß der Berührungspunkt der Rolle (12) in der Mitte der Bürstenseitcnfläche bleibt.
3. 3. Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckstiick als U-förmige Feder (24) ausgebildet ist, deren eines rechtwinklig abgebogenes Schcnkelende auf dem Bürstenkopf und deren anderes entsprechend abgebogenes Schenkelende auf einer Seitenwand (26) des Bürstenlialtergchäuses (21) aufliegt und deren gekrümmter Bereich (27) in der Mitte zwischen den beiden Bürslenenden liegt (F i g. 3, 4).
4. 4. Bürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der die Bürste (3; 23) aufnehmenden Führung (2; 22), gegen welche die Bürste von dem zweiten Druckstück drückbar ist, mit einer Schicht mit niedrigem Reibungskoeffizienten und guter Wärmeleitfähigkeit überzogen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen