DE19758235A1 - Steckbürstenhalteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckbürstenhalteranord­ nung für eine elektrische Maschine mit Schleifringen oder Kommutatoren.

Es sind elektrische Maschinen, insbesondere Generatoren, be­ kannt, die eine Feldwicklung auf dem Läufer aufweisen. Der Erregerstrom der Feldwicklung wird über Schleifringe mit Koh­ lebürsten zugeführt. Die Höhe des Erregerstroms ist bei Gene­ ratoren, die zur Energieversorgung dienen, von der benötigten Leistung abhängig. Für eine möglichst gute Übertragung des Erregerstroms durch die Kohlebürsten ist eine bestimmte spe­ zifische Strombelastung der Bürsten erforderlich. Die Zufüh­ rung des Stroms erfolgt über rotierende Schleifringe und feststehende Kohlebürsten, die die Schleifringe kontaktieren. Während des Kontaktes schleifen die Bürsten an den entspre­ chenden rotationssymmetrischen Flächen der Schleifringe. Hierdurch bedingt, unterliegen die Bürsten einem Verschleiß.

Es ist bekannt, Bürsten in sogenannten Steckbürstenhaltern anzuordnen, die ihrerseits in stationären Ringen gehaltert werden. Die Steckbürstenhalter und die Ringe sind so ausge­ staltet, daß die Steckbürstenhalter relativ leicht vom Halter entfernt werden können. Die im Steckbürstenhalter angeordnete Bürste, insbesondere Kohlebürste, kann anschließend ausge­ tauscht werden, wenn die Bürste ihre minimal zulässige Länge erreicht hat.

Neben den bekannten stationären Ringen ist aus der DE 94 00 080.8 U1 eine Trageinrichtung für eine Bürste bekannt, die einen Halter aufweist, an dem eine Bürste angeordnet ist. Der Halter ist in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse eines Schleifrings zwischen einer Arbeitsposition und einer Ruhepo­ sition bewegbar, wobei die Bürste in der Arbeitsposition die Fläche des Schleifrings berührt und in der Ruheposition von der Fläche entfernt ist. Eine weitere Ausgestaltung einer An­ ordnung zur Einspeisung von Regelstrom in rotierende Maschi­ nenwicklungen ist durch die DE 195 05 061 A1 bekannt.

Die in einer elektrischen Maschine verwendeten Kohlebürsten unterliegen einem Verschleiß. Der Verschleiß der Kohlebürste tritt aufgrund von Reibung während der Relativbewegung zwi­ schen der Kohlebürste und dem Schleifring auf, wenn die Bür­ ste mit dem Schleifring kontaktiert. Eine verschlissene Koh­ lebürste, die nicht mehr vollständig oder gar nicht mehr mit dem Schleifring in Kontakt ist, führt zu einer erhöhten Strombelastung weiterer Kohlebürsten. Der Verschleiß einer Kohlebürste darf einen Maximalwert nicht überschreiten. Es ist bekannt, daß der Verschleiß einer Kohlebürste anhand ei­ ner manuellen Prüfung festgestellt wird. Eine solche Prüfung ist relativ aufwendig, da ein Arbeiten unter spannungsführen­ den Teilen erfolgt. Werden die vom Hersteller vorgegebene In­ spektionsintervalle durch das Betriebspersonal nicht ord­ nungsgemäß eingehalten, so kann es zu erheblichen Schäden und Stillständen der elektrischen Maschinen kommen. Erhebliche Schäden werden beispielsweise durch einen Bürstenbrand verur­ sacht, da auch die weiteren Aggregatteile der elektrischen Maschine durch den Brand selbst oder etwaige Brandlöschungs­ mittel geschädigt werden. Der Stillstand von Generatoren, die zur öffentlichen Energieversorgung verwendet werden, führt darüber hinaus auch zu erheblichen wirtschaftlichen Verlu­ sten.

Diese Probleme sind bereits erkannt worden. Durch die DE 35 09 299 C2 ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Überwa­ chung der Kohlebürstenabnutzung bei elektrischen Antrieben bekannt. Die berührungslose Überwachung erfolgt mittels einer optischen Einrichtung. Die optische Einrichtung umfaßt einen Lichtleiter, der von einer Lichtquelle erzeugtes Licht auf die Kohlebürste emittiert. Mach Verbrauch der Kohlebürste wird das emittierte Licht von einer gegenüberliegenden Seite eines Steckbürstenhalters reflektiert. Das reflektierte Licht wird über einen als Reflexlichtsonde ausgebildeten zweiten Lichtleiter beispielsweise in ein akustisches Warnsignal um­ gewandelt. Ein der DE 35 09 299 C2 vergleichbarer Vorschlag hinsichtlich einer Überwachungseinheit zur Überwachung der Bürstenabnutzung ist durch die DE 35 10 453 A1 bekannt. Auch diese Überwachungseinheit weist eine Lichtschranke auf, die ein Alarmsignal auslöst, wenn die Kohlebürste ein vorgege­ benes Maß erreicht hat.

Durch die U.S. 4,739,208 ist ein Steckbürstenhalter bekannt, der ebenfalls eine Überwachungseinheit für den Zustand der Kohlenbürste aufweist. Die Überwachungseinheit umfaßt einen Schalter, der über einen mit der Kohlebürste verbundenen Ma­ gneten betätigbar ist. Der Schalter ist so angeordnet, daß dieser durch den Magneten dann betätigt wird, wenn die Kohle­ bürste ihre minimale Länge erreicht hat.

Desweiteren ist durch die DD 270 414 A1 eine Steckbürsten­ halteranordnung bekannt, die mit zwei Mikroschaltern ausge­ stattet ist. Der eine Mikroschalter dient zur Abschaltung ei­ nes Stellantriebes, durch den die Kohlebürste mit einer kon­ stanten Kraft gegen einen Kollektor gedrückt wird. Der zweite Mikroschalter dient zur Abschaltung einer Stromübertragungs­ einrichtung. Die Mikroschalter wirken als Endschalter, die lediglich beim Erreichen eines Endzustandes der Kohlebürste wirksam werden.

Zur Ansteuerung der Antriebseinheit, durch die ein konstanter Anpreßdruck erreicht werden soll, wird nach der DD 270 414 A1 ein Piezoelement vorgeschlagen, das zwischen der Kohlebürste und einer auf die Kohlebürste einwirkende Druckfeder angeord­ net ist. Die Verwendung von Piezoelementen zur Bestimmung des Anpreßdruckes einer Kohlebürste an einem Kollektor ist durch die WO 94/26005 bekannt.

Die DE 17 63 870 A1 beschreibt eine Steckbürstenhalteranord­ nung mit einer pneumatisch betätigbaren Einrichtung, durch die der Anpreßdruck der Kohlebürste auf einen Schleifring be­ stimmt wird. Bei entsprechender Umsteuerung des Druckgases kann die Bürste von dem Schleifring abgehoben werden. Der An­ preßdruck der Bürsten ist hierbei in Abhängigkeit vom Gesamt­ erregerstrom steuerbar.

Hiervon ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine Steckbürstenhalteranordnung anzugeben, durch die eine Gefahr von Schäden an einer elektrischen Ma­ schine, verursacht durch Bürsten, verringert werden soll. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Möglichkeit anzuge­ ben, sich bereits im Einsatz befindende Steckbürstenhalteran­ ordnungen mit einfachen Mitteln umzurüsten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steckbürstenhal­ teranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß wird eine Steckbürstenhalteranordnung für elektrische Maschinen mit Schleifringen vorgeschlagen, welche ein Gehäuse, in dem eine Bürste gegen eine Federkraft ver­ schieblich angeordnet und in Kontakt mit einem Schleifring bringbar ist, aufweist. Die Steckbürstenhalteranordnung ist mit einer Überwachungseinrichtung verbunden. Die Überwa­ chungseinrichtung weist wenigstens einen mit der Bürste ver­ bundenen Geber, der wenigstens einen ortsfesten Sensor berüh­ rungslos aktiviert. Das Ausgangssignal des Sensors wird über wenigstens eine Verbindungsleitung zu einer Überwachungsein­ heit der Überwachungseinrichtung übertragen. Bei der erfin­ dungsgemäßen Ausgestaltung der Steckbürstenhalteranordnung ist ein jeder Sensor ein fluidischer Sensor. Die Verbindungs­ leitung zu einem jeden Sensor ist eine Fluidleitung. Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckbürstenhalter­ anordnung wird erreicht, daß der Einfluß magnetischer Felder der elektrischen Maschine keine Auswirkung auf das Verhalten der Sensoren und der Geber hat. Desweiteren wird erreicht, daß im wesentlichen eine galvanische Trennung zwischen der Steckbürstenhalteranordnung und der elektrischen Maschine er­ reicht wird.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Steckbürstenhalteranord­ nung, bei der die Verbindungsleitung in Form einer Druckluft­ leitung ausgebildet ist. Die Druckluftleitung ist als solche unproblematisch, da das Fluid Luft auch bei einem möglichen Bruch einer Verbindungsleitung nicht zu einer sofortigen Zer­ störung der Maschine führt.

Alternativ wird vorgeschlagen, daß statt einer Druckluftlei­ tung die Verbindungsleitung in Form einer Hydraulikleitung ausgebildet ist. Der Vorteil einer Hydraulikleitung ist, daß das in der Hydraulikleitung geführte Fluid im wesentlichen temperaturunabhängig ist, so daß keine Fehlsignale übermit­ telt werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein Sensor so angeordnet ist, daß dieser die Lage des Gebers detektiert, die der Geber ein­ nimmt, wenn die Bürste eine Länge erreicht hat, die ihrer mi­ nimal zulässigen Länge entspricht. Das Ausgangssignal des Sensors wird an die Überwachungseinheit übermittelt, wodurch die Überwachungseinheit ein Signal auslösen kann, durch wel­ ches das Bedienpersonal darauf aufmerksam gemacht werden kann, daß ein Austausch einer Bürste, insbesondere einer Koh­ lebürste, vorgenommen werden soll.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Steckbürstenhalteranordnung eine durch eine Fluid betätigbare Hubeinrichtung aufweist, durch die die Bürste vom Schleifring abhebbar ist. Die Hubeinrich­ tung weist eine Kolbenstange auf, die mit der Bürste verbun­ den ist. Die Kolbenstange ist auch mit einem Kolben verbun­ den. Wenigstens ein Geber ist mit der Kolbenstange oder mit dem Kolben verbunden. Durch diese Anordnung des Gebers an ei­ ner Kolbenstange oder an einem Kolben vollzieht der Geber eine der Bürste entsprechende Bewegung, so daß durch die De­ tektion der Lage des Gebers auch die Lage der Bürste zum Kol­ ben bzw. einem vorgegebenen Bezugspunkt bestimmbar ist.

Hierdurch kann mittels einer Überwachungseinheit überwacht werden, ob die Bürste aufgrund eines maximal zulässigen Ver­ schleißes ausgetauscht werden soll oder nicht. Ein weiterer Vorzug der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann darin gesehen werden, daß durch die Bestimmung der Lage des Gebers auch eine Aussage darüber getroffen werden kann, ob die Hubein­ richtung wirksam geworden ist, so daß die Bürste auch tat­ sächlich vom Schleifring abgehoben worden ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Steckbürstenhal­ teranordnung wird vorgeschlagen, daß ein erster Sensor vorge­ sehen ist, der so angeordnet ist, daß dieser die Lage des Ge­ bers detektiert, die der Geber einnimmt, wenn die Bürste ihre minimal zulässige Länge erreicht hat. Ein zweiter Sensor ist dabei so angeordnet, daß dieser die Lage des Gebers detek­ tiert, die der Geber einnimmt, wenn die Bürste abgehoben ist. Durch diese konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß stets eine präzise Aussage über die jeweilige Endlage der Bürste getroffen werden kann. Hierbei können einfache Sensoren verwendet werden, die le­ diglich zwei Schaltzustände haben.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Steckbür­ stenhalteranordnung wird vorgeschlagen, daß wenigstens ein Teil des Kolbens einen Geber bildet. Der Geber kann auch im Kolben integriert sein. Dies hat den Vorteil, daß eine unmit­ telbare Übertragung der Bewegung des Kolbens des Gebers ent­ sprechend der Bewegung der Bürste erreicht wird, wodurch eine eindeutige Lagebestimmung der Bürste durch die Sensoren er­ reicht wird.

Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die Hubeinrichtung und der wenigstens eine Sensor eine Baueinheit bilden, die mit dem Gehäuse verbunden ist. Hierdurch wird eine Nachrüstmög­ lichkeit bereits vorhandener Steckbürstenhalteranordnungen ermöglicht. Diese Ausgestaltung hat auch den Vorzug, daß hierdurch eine vereinfachte Montage erreicht wird. Insbeson­ dere wird vorgeschlagen, daß die Baueinheit mittels eines Ad­ apters mit dem Gehäuse verbunden ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Steckbür­ stenhalteranordnung wird vorgeschlagen, daß der Geber wenig­ stens teilweise ferromagnetisch ist. Hierzu kann der Geber beispielsweise ein ferromagnetischer Ring ist, der am Kolben angeordnet ist. Ist der Kolben wenigstens teilweise ferroma­ gnetisch, so wird vorgeschlagen, daß der erste und der zweite Sensor jeweils ein magnetisch-pneumatischer Sensor oder ein magnetisch-hydraulischer Sensor ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorge­ schlagen, daß der Sensor ein magnetisch-pneumatischer Sensor ist. Alternativ kann der Sensor ein optisch-pneumatischer Sensor sein. Statt pneumatisch wirkende Sensoren können auch hydraulisch wirkende Sensoren eingesetzt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Steck­ bürstenhalteranordnung wird vorgeschlagen, daß diese im we­ sentlichen potential frei ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die Steckbürstenhalteranordnung im wesentlichen keine spannungsführende Teile aufweist. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß das Gehäuse der Steckbürstenhalteranord­ nung wenigstens teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. Das Gehäuse kann auch mit einem Isolierlack beschichtet sein.

Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, daß die Stange, die mit der Bürste verbunden ist, wenigstens teil­ weise aus einem elektrische isolierenden Material besteht. Hierdurch findet eine Potentialentkopplung zwischen der Stange und der Bürste statt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Steckbürstenhalteran­ ordnung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steckbürsten­ halteranordnung im Vollschnitt,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steckbürsten­ halteranordnung im Vollschnitt,

Fig. 3 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steckbürstenhalteranordnung in einer Vorderansicht,

Fig. 4 die Steckbürstenhalteranordnung nach Fig. 3 im Schnitt entlang der Schnittlinie A-A und

Fig. 5 schematisch eine Steckbürstenhalteranordnung einer Überwachungseinrichtung.

Fig. 1 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steckbür­ stenhalteranordnung 1 im Vollschnitt dar. Die Steckbürsten­ halteranordnung 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 hat einen ersten Gehäuseabschnitt 3 und einen sich an diesen an­ schließenden zweiten Gehäuseabschnitt 4. In dem ersten Gehäu­ seabschnitt 3 ist eine Kohlebürste 5 angeordnet. Der Quer­ schnitt der Kohlebürste 5 kann beispielsweise kreisförmig oder quadratisch sein. Der Innenquerschnitt des ersten Gehäu­ seabschnitts 3 entspricht der Außenkontur der Kohlebürste 5. Die Kohlebürste 5 ist in Kontakt mit einem Schleifring 6 ei­ ner elektrischen Maschine bringbar. In der Darstellung nach Fig. 1 besteht zwischen der Kohlebürste 5 und dem Schleifring 6 kein elektrischer Kontakt.

Die Kohlebürste 5 ist über ein Verbindungselement 7 mit einer Stirnseite einer Hülse 8 verbunden. Die Hülse 8 ist ver­ schieblich in dem zweiten Gehäuseabschnitt 4 angeordnet. Der zweite Gehäuseabschnitt 4 ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Der zweite Gehäuseabschnitt 4 ist mit dem ersten Gehäuseabschnitt 3 mittels einer Schraubverbindung 9 verbun­ den. In dem, der Kohlebürste 5 benachbarten Endbereich des zweiten Gehäuseabschnitts 4 ist ein ringförmiges Führungsele­ ment 10 angeordnet. Das Führungselement 10 umfaßt teilweise den Außenmantel der Hülse 8.

Die Hülse 8 ist an ihrem, der Kohlebürste 5 gegenüberliegen­ den Ende offen. In der Hülse 8 ist ein Federelement 11 ange­ ordnet, welches sich eines Endes an einer Stirnseite 12 des zweiten Gehäuseabschnitts 4 und anderen Endes an der Stirn­ seite 13 der Hülse 8 abstützt. Bei dem Federelement 11 han­ delt es sich um eine Druckfeder, die mit Vorspannung in die Hülse 8 eingebracht wird.

Die Steckbürstenhalteranordnung 1 weist einen Griffhebel 15 auf, der um eine Schwenkachse 16 verschwenkbar ist. Die Schwenkachse 16 ist am ersten, dem Schleifring 6 benachbarten Abschnitt des Gehäuses 2 angeordnet. Zwischen dem Griffhebel 15 und dem ersten Gehäuseabschnitt 3 ist eine Druckfeder 17 so angeordnet, daß diese den Griffhebel 15 vom Gehäuse 2 der Steckbürstenhalteranordnung 1 wegschwenkt. In der Nähe der Schwenkachse 16 weist der Griffhebel 15 eine Ausnehmung 18 auf, in der ein Klemmkörper 19 angeordnet ist. Der Klemmkör­ per 19 ragt durch die Wandung 20 des ersten Gehäuseabschnitts 3 hindurch. Wird der Griffhebel 15 zum Gehäuse 2 der Steck­ bürstenhalteranordnung 1 verschwenkt, so schwenkt der Klemm­ körper 19 in den ersten Gehäuseabschnitt 3 hinein und klemmt die Kohlebürste 5 fest. In diesem Zustand kann die Steckbür­ stenhalteranordnung 1 aus einer Halterung, die nicht darge­ stellt ist, entnommen bzw. in diese eingesteckt werden, ohne daß die Kohlebürste 5 sowie die Hülse 8 aus dem Gehäuse 2 der Steckbürstenhalteranordnung 1 aufgrund der vorgespannten Fe­ der 11 herausgedrückt werden. Ist die Steckbürstenhalteran­ ordnung 1 in einem entsprechenden Halter angeordnet, so wird der Griffhebel 15 freigegeben, wodurch auch die Kohlebürste 5 freigegeben wird. Zur Herstellung eines elektrischen Kontak­ tes weist der erste Gehäuseabschnitt 3 eine Kontaktfläche und der Griffhebel 15 eine Kontaktfläche auf.

Die Steckbürstenhalteranordnung 1 weist eine Hubeinrichtung 14 auf. Die Hubeinrichtung 14 weist eine Kolbenstange 21 auf. Die Kolbenstange 21 erstreckt sich in axialer Richtung der Hülse 8. Die Hülse 8 besteht aus einem elektrisch isolieren­ den Material oder weist eine elektrisch isolierende Beschich­ tung (Isolierlack) auf. Das eine Ende der Kolbenstange 21 ist mit der Kohlebürste 5 verbunden. Das zweite Ende der Kolben­ stange 21 ist mit einem Kolben 22 verbunden. Der Kolben 22 ist in einem Zylinder 23 angeordnet.

Der Zylinder 23 ist über eine Druckfluidleitung 24 mit einem Druckfluid beaufschlagbar. Der Anschluß der Druckfluidleitung 24 ist so angeordnet, daß durch Beaufschlagung des Zylinders 23 mit einem Druckfluid, der eine Kraft auf den Kolben 22 ausübt, die Bürste 5 vom Schleifring 6 abhebbar ist.

Der Kolben 22 ist wenigstens teilweise ferromagnetisch ausge­ bildet, so daß dieser einen Geber 48 bildet.

Die Lage des Gebers 48 innerhalb des Zylinders 23 ist durch einen ersten Sensor 26 und einen zweiten Sensor 27 detektier­ bar. Der erste Sensor 26 ist so angeordnet, daß dieser die Lage des Gebers 48 detektiert, die der Gebers 48 einnimmt, wenn die Bürste 5 ihre minimal zulässige Länge, die mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet ist, einnimmt. Der zweite Sensor 27 ist so angeordnet, daß dieser die Lage des Gebers 48 detektiert, die der Gebers 48 einnimmt, wenn die Bürste 5 vom Schleifring 6 abgehoben ist. Bei den Sensoren 26, 27 han­ delt es sich um magnetisch-pneumatisch wirkende Sensoren.

Die Hubeinrichtung 14 und der erste 26 und der zweite 27 Sen­ sor bilden eine Baueinheit 28, die in einem Außengehäuse 29 angeordnet ist. Das Außengehäuse 29 ist hülsenförmig ausge­ bildet. Das Außengehäuse 29 ist elektrisch isolierend gebil­ det. Es besteht vorzugsweise aus einem Isoliermaterial. Al­ ternativ kann das Außengehäuse eine Beschichtung aus einem Isolierlack aufweisen. Es umgibt teilweise das Gehäuse 2, in dem die Hülse 8 angeordnet ist. Innerhalb des Außengehäuses 29 ist ein Adapter 30 vorgesehen, der mit dem Gehäuse 2 ver­ bunden ist. Das Außengehäuse 29 kann sich auch über die Länge des zweiten Gehäuseabschnittes 4 erstrecken. Im vorderen End­ bereich des Außengehäuses 29 ist zwischen dem Außengehäuse 29 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 4 ein Distanzring 31 ange­ ordnet, wodurch eine Stabilität des Außengehäuses 29 auf dem Innengehäuse 2 erreicht wird.

Die Verbindungsleitungen 32, 33 des ersten Sensors 26 und des zweiten Sensors 27 werden durch das Außengehäuse 29 herausge­ führt. Das Außengehäuse 29 kann auch entsprechende Anschluß­ stutzen für die Leitungen aufweisen.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Steckbür­ stenhalteranordnung 1 im Vollschnitt. Die Steckbürstenhalter­ anordnung 1 hat ein in Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 weist einen er­ sten Gehäuseabschnitt 3 und einen sich an diesen anschließen­ den zweiten Gehäuseabschnitt 4 auf. Im ersten Gehäuseab­ schnitt 3 ist eine Kohlebürste 5 angeordnet. Der Querschnitt der Kohlebürste 5 kann beispielsweise kreisförmig oder qua­ dratisch sein. Andere Geometrien sind ebenfalls möglich. Der Innenquerschnitt des ersten Gehäuseabschnitts 3 entspricht der Außenkontur der Kohlebürste 5. Die Kohlebürste 5 ist in elektrischen Kontakt mit einem Schleifring 6 einer elektri­ schen Maschine bringbar. In der Darstellung nach Fig. 2 ist die Kohlebürste 5 außer Kontakt mit dem Schleifring 6.

Die Kohlebürste 5 ist über ein Verbindungselement 7 mit einer Stirnseite einer Hülse 8 verbunden. Die Hülse 8 ist ver­ schieblich entlang ihrer Längsachse in dem zweiten Gehäuseab­ schnitt 4 angeordnet. Der zweite Gehäuseabschnitt 4 ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Der zweite Gehäuse­ abschnitt 4 ist über eine Schraubverbindung 9 mit dem ersten Gehäuseabschnitt 3 verbunden. In dem, der Kohlebürste 5 be­ nachbarten Endbereich des zweiten Gehäuseabschnitts 4 ist ein ringförmiges Führungselement 10 angeordnet, in dem die Hülse 8 geführt wird.

Die Hülse ist beidseitig offen. In der Hülse 8 ist ein Feder­ element 11 angeordnet. Das eine Ende des Federelementes 11 stützt sich an einer Stirnseite 12 eines Verschlußelementes 49 ab, daß mit dem zweiten Gehäuseabschnitt 4 verbunden ist. Das Verschlußelement 49 weist einen in die Hülse 8 hineinra­ genden Abschnitt 50 auf, so daß das Federelement 11 zwischen der Hülse 8 und dem rohrförmigen Abschnitt 50 angeordnet ist. Das andere Ende des Federelementes 11 stützt sich an der Stirnseite 13 der Hülse 8 ab. Bei dem Federelement 11 handelt es sich um eine Druckfeder, die mit einer Vorspannung in die Hülse 8 eingebracht wird.

Die Steckbürstenhalteranordnung 1 hat einen Griffhebel 15, der um eine Schwenkachse 16 verschwenkbar ist. Die Schwenk­ achse 16 ist am ersten dem Schleifring benachbarten Abschnitt 3 des Gehäuses 2 ausgebildet. Zwischen dem Griffhebel 15 und dem ersten Gehäuseabschnitt 3 ist eine Druckfeder angeordnet, so daß diese den Griffhebel 15 vom ersten Gehäuseabschnitt 3 wegschwenkt. In der Nähe der Schwenkachse 16 hat der Griffhe­ bel 15 eine Ausnehmung 18, in der ein Klemmkörper 19 angeord­ net ist. Der Klemmkörper 19 ragt durch eine Wandung 20 des ersten Gehäuseabschnitts 3 hindurch. Wird der Griffhebel 15 zum Gehäuse 2 der Steckbürstenhalteranordnung 1 hin ver­ schwenkt, so schwenkt der Klemmkörper 19 in den ersten Gehäu­ seabschnitt 3 hinein und klemmt die Kohlebürste 5 fest. Die­ sen Zustand kann die Steckbürstenhalteranordnung 1 aus einer Halterung einer elektrischen Maschine, die nicht dargestellt ist, ins Norm bzw. in dieser eingesteckt werden, ohne daß die Kohlebürste 5 sowie die Hülse 8 aus dem Gehäuse 2 der Steck­ bürstenhalteranordnung 1 aufgrund des vorgespannten Federele­ mentes 11 herausgedrückt werden. Ist die Steckbürstenhalter­ anordnung 1 in einem entsprechenden Halter angeordnet, so wird der Griffhebel 15 freigegeben, wodurch auch die Kohle­ bürste 5 freigegeben wird.

Mit dem Verbindungselement 7 ist eine Stange 51 verbunden, die sich in Längsrichtung der Hülse 8 erstreckt. Die Stange 51 ragt aus dem zweiten Gehäuseabschnitt 4 heraus. Das freie Ende der Stange 51 weist einen Geber 48 auf. Am freien Ende des zweiten Gehäuseabschnitts 4 ist ein Adapter 30 angeord­ net. Der Adapter 30 trägt einen Sensor 26. Der Sensor 26 ist so angeordnet, daß dieser die Position des Gebers 48 detek­ tiert, die der Geber 48 einnimmt, wenn die Bürste 5 eine Länge erreicht hat, die ihrer minimal zulässigen Länge ent­ spricht.

Der Geber 48 ist vorzugsweise durch eine ferromagnetischen Ring ausgebildet, der an der Stange 51 befestigt ist. Die Stange 51 ist wenigstens teilweise elektrisch isolierend aus­ gebildet. Der Sensor 26 ist vorzugsweise ein magnetisch-pneu­ matischer Sensor.

Fig. 3 und 4 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer Steckbürstenhalteranordnung. Die Steckbürstenhalteranordnung weist ein Gehäuse 52 auf, in dem eine Kohlebürste 5 ver­ schieblich angeordnet ist. Die Kohlebürste 5 weist eine be­ züglich der Längsachse der Kohlebürste 5 schräg verlaufende Anlagefläche 56 auf. An der Anlagefläche 56 liegt eine Roll­ bandfeder 54 teilweise an. Das eine Ende der Rollbandfeder 54 ist an einem Befestigungselement 53 festgelegt. Das freie Ende der Rollbandfeder 54 ist mit einem Träger 55 versehen. Der Träger 55 weist an seinem einen Ende einen Geber 48 auf, wie dies insbesondere aus der Fig. 4 ersichtlich ist.

An dem Gehäuse 52 ist ein Sensor 26 angeordnet. Der Sensor 26 ist so angeordnet, daß dieser die Lage des Gebers 48 detek­ tiert, wenn die Bürste 5 eine Länge erreicht hat, die ihrer minimal zulässigen Länge entspricht.

Während der Anlage der Kohlebürste 5 an einen Schleifring ei­ ner elektrischen Maschine, findet ein Verschleiß der Kohle­ bürste 5 statt. Die Rollbandfeder 54 übt auf die Anlagefläche 56 und somit auf die Kohlebürste 5 eine Kraft aus, durch die Kohlebürste 5 an den Schleifring gedrückt wird. Bei einer Verschiebung der Kohlebürste 5 rollt sich die Rollbandfeder 54 auf. Hierdurch verändert sich auch die Lage des Trägers 55, an dem der Geber 48 angeordnet ist. Hat sich die Roll­ bandfeder 54 soweit aufgerollt, daß der Geber 48 durch den Sensor 26 detektiert wird, so hat die Kohlebürste 5 aufgrund der Lage des Sensors 26 ihre minimal zulässige Länge er­ reicht.

Wir nehmen Bezug auf die Darstellung in der Fig. 5. Fig. 5 zeigt schematisch die Hubeinrichtung 14 mit dem ferromagneti­ schen Kolben 22, der in einem Zylinder 23 in Pfeilrichtung bewegbar ist. Der Kolben bildet einen Geber 48. Der Kolben 22 ist mit der Kolbenstange 21 verbunden. Im unteren Endbereich des Zylinders 23 ist der erste Sensor 26 angeordnet. Im obe­ ren Endbereich des Zylinders 23 ist der zweite Sensor 27 an­ geordnet. Zum Anheben des Kolbens 22 ist der Zylinder 23 im Bereich des ersten Sensors 26 mit einer Druckfluidleitung 24 verbunden. Innerhalb der Druckfluidleitung 24 ist ein elek­ tropneumatisches Ventil 24 vorgesehen, welches über eine Lei­ tung 37 mit einem Druckregler 35 verbunden ist. Der Druckreg­ ler ist über eine Versorgungsleitung mit einer nicht darge­ stellten Druckfluidversorgungseinheit verbunden. Der Druck­ regler 35 und das elektropneumatische Ventil 34 ist über ent­ sprechende elektrische Leitungen 38 bzw. 39, 40 mit einer elektrischen Steuerung 36 verbunden. Die elektrische Steue­ rung 36 ist über elektrische Leitungen 46, 47 mit einem elek­ tropneumatischen Schalter 42 verbunden, der seinerseits mit dem ersten Sensor 26 über die Verbindungsleitung 32 verbunden ist. Zur Versorgung des elektropneumatischen Schalters mit einem Druckfluid ist eine Pneumatikleitung 43 vorgesehen, die von der Pneumatikleitung 37 abzweigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der elektropneumatische Schalter 42 geöffnet.

Mit dem zweiten Sensor 27 ist über Leitungen ein elektrop­ neumatischer Schalter 41 verbunden, der seinerseits über elektrische Leitungen 44, 45 mit der elektrischen Steuerung 36 verbunden ist. Der elektropneumatische Schalter 41 ist ge­ schlossen, da der zweite Sensor 27 den als Geber 48 ausgebil­ deten Kolben 22 in der abgehobenen Stellung detektiert.

Claims (17)

1. Steckbürstenhalteranordnung für eine elektrische Maschine mit Schleifringen mit einem Gehäuse (2, 52), in dem eine Bür­ ste (5) gegen eine Federkraft verschieblich angeordnet und in Kontakt mit einem Schleifring (6) bringbar ist, und mit einer Überwachungseinrichtung, die wenigstens einen mit der Bürste (5) verbundenen Geber (48) aufweist, der wenigstens einen ortsfesten Sensor (26, 27) berührungslos aktiviert, dessen Ausgangssignal über wenigstens eine Verbindungsleitung (32, 33) zu einer Überwachungseinheit übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (26, 27) ein fluidischer Sensor ist, und daß die Verbindungs­ leitung (32, 33) eine Fluidleitung ist.

2. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dungsleitung (32, 33) eine Druckluftleitung ist.

3. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dungsleitung (32, 33) eine Hydraulikleitung ist.

4. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (26) so angeordnet ist, daß dieser die Lage des Gebers (22) detektiert, die der Geber (22) einnimmt, wenn die Bürste (5) eine Länge erreicht hat, die ihrer minimal zulässigen Länge entspricht.

5. Steckbürstenhalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine durch ein Fluid betätigbare Hubeinrichtung (14) mit einer Kolbenstange (21), die mit der Bürste (5) verbunden ist, und einem Kolben (22), der mit Kolbenstange (21) verbunden ist, durch die die Bürste (5) vom Schleifring (6) abhebbar ist, wobei wenigstens ein Geber (48) mit der Kolbenstange (21) oder mit dem Kolben (22) verbunden ist.

6. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster und ein zweiter Sensor (26, 27) vorgesehen sind, wobei der erste Sensor (26) so angeordnet ist, daß dieser eine Position des Gebers (48) detektiert, die der Geber (48) einnimmt, wenn die Bürste (5) eine Länge erreicht hat, die ihrer minimal zu­ lässigen Länge entspricht, und der zweite Sensor (27) so an­ geordnet ist, daß dieser eine Position des Gebers (48) detek­ tiert, die der Geber einnimmt, wenn die Bürste (5) vom Schleifring (6) abgehoben ist.

7. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Kolbens (22) einen Geber (48) bildet.

8. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubein­ richtung (14) und der wenigstens eine Sensor (26, 27) eine Baueinheit (28) bilden, die mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.

9. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauein­ heit (28) vermittels eines Adapters (30) mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.

10. Steckbürstenhalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (48) wenigstens teilweise ferromagnetisch ausgebildet ist.

11. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (26, 27) ein magnetisch-pneumatischer Sensor ist.

12. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (26, 27) ein optisch-pneumatischer Sensor ist.

13. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (26, 27) ein magnetisch-hydraulischer Sensor ist.

14. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (26, 27) ein optisch-hydraulischer Sensor ist.

15. Steckbürstenhalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß diese potentialfrei ist.

16. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2, 52) wenigstens teilweise aus einem elektrisch isolieren­ den Material besteht.

17. Steckbürstenhalteranordnung nach Anspruch 15 oder 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (21, 51) wenigstens teilweise aus einem elektrisch isolieren­ den Material besteht.