EP0930675A2 - Impregnated carbon brush for conducting electrical current - Google Patents

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EP0930675A2
EP0930675A2 EP98121048A EP98121048A EP0930675A2 EP 0930675 A2 EP0930675 A2 EP 0930675A2 EP 98121048 A EP98121048 A EP 98121048A EP 98121048 A EP98121048 A EP 98121048A EP 0930675 A2 EP0930675 A2 EP 0930675A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brush
carbon
temperature
crystal structure
liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98121048A
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German (de)
French (fr)
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EP0930675A3 (en
Inventor
Ingolf Dipl.-Ing. Hahn
Günter Moog
Johannes Stam
Wolfgang Dr. Dipl.-Ing. Vesper
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.)
SGL Carbon SE
Original Assignee
SGL Carbon SE
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Filing date
Publication date
Application filed by SGL Carbon SE filed Critical SGL Carbon SE
Publication of EP0930675A2 publication Critical patent/EP0930675A2/en
Publication of EP0930675A3 publication Critical patent/EP0930675A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01R39/20—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof
    • H01R39/22—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush characterised by the material thereof incorporating lubricating or polishing ingredient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/12—Manufacture of brushes

Definitions

  • the invention on which the application is based relates to a from carbon or from a carbon filler and a binder matrix made of synthetic resin for the Transfer electric current with a content of at least one inorganic substance and method for Making such a brush.
  • carbon is used in the following, if this is not specifically specified, both non-graphitized carbon as well as graphitic Carbon, but not diamond understood.
  • Brushes in the sense of this invention are essentially carbon-based, carbon- or synthetic resin-bonded contact pieces for sliding contacts for transmitting electrical current in electrical machines. Since the operating properties such as gliding ability, wear, commutation capability or radio interference behavior, brushes consisting only of carbon or only of carbon and synthetic resin generally do not meet the different requirements placed on them under the most varied of operating conditions, they are provided with additives. Such additives can be inorganic or organic in nature and inorganic and organic additives can also be used together. The additives are introduced by soaking or impregnating the carbon brushes or, in the case of brushes with a synthetic resin matrix, by soaking or impregnating the carbon filler of the brush before mixing with the binder resin.
  • metal halides in particular lead and cadmium iodide (DEA 1580, April 3, 1950), potassium sulfide (DEA 729, October 6, 1944), molybdenum disulfide (US 2,823,147), alkaline earth metal salts such as calcium carbonate or barium fluoride together with a silver compound from the Group of silver sulfide, silver chloride (US 2,806,806), hygroscopic salts such as calcium chloride or magnesium chloride (DEA 727, February 25, 1943), hygroscopic salts and oxides of alkaline earth metals together with barium salts (CA 647 808), chrome alum (US 3,063,947).
  • metal halides in particular lead and cadmium iodide (DEA 1580, April 3, 1950), potassium sulfide (DEA 729, October 6, 1944), molybdenum disulfide (US 2,823,147), alkaline earth metal salts such as calcium carbonate or barium fluoride together with a silver
  • This group also includes the inorganic additives in which the brush is still treated after the impregnation or impregnation process:
  • metal soaps in particular alkali metal soaps, which are used in the manufacture of brushes, are added to the recipe components in brush production , later coking process to be converted to oxides or carbides.
  • brushes impregnated with lead nitrate or lead nitrite are heated to such an extent that lead oxides are formed by thermal decomposition.
  • a corresponding method is used according to DE 31 06 053 for converting calcium salts into oxidic calcium compounds in brushes.
  • a polishing effect is obtained if the brush is impregnated with a solution of water glass or boric acid and then the substances introduced by the impregnation are thermally or chemically fixed.
  • an oxide-forming metal compound is impregnated, the oxide is produced by thermal treatment and the oxide formed is converted into a carbide by further temperature increase.
  • the salts barium fluoride and silver sulfide are fixed in a matrix of coked synthetic resin.
  • US 2,739,912 discloses impregnating a brush with lithium hydroxide or lithium acetate in combination with ammonium carbonate and thermally converting the lithium salts into lithium carbonate.
  • gelatin DE 444 741
  • polyethylene DE 10 62 613
  • polyethylene containing plasticizers such as phthalates (DE 12 41 903), coumaroneindene resins (DE 961 461), natural resin in the form of mastic (DD 41 352) or in the form of accroides (DD 41 353), linearly condensing resins such as polyamides (CH 247 319), chlorinated hydrocarbons (DE 1 090 304), a mixture of ester oil and a synthetic hydrocarbon oil (DE 43 30 548 ), Flavorings or deodorants (EP 0 738 030), low-pressure polyethylene (US 3,049,448), oil of high viscosity and vaporizability (DEA 9166, 01.08.1940), a polyester resin containing hardener containing styrene (CH 358 504), a mixture of a polyester resin and styrene containing a plasticizer (CH 397 8
  • Impregnation of brushes with organosilicon compounds such as silicones, silanes, siloxanes and halogenated derivatives of the aforementioned substances, as well as their aftertreatment and the effects obtained therefrom, can be seen from SU 197 737, DE 34 31 533, CH 262 391 and DE 43 30 547.
  • organosilicon compounds such as silicones, silanes, siloxanes and halogenated derivatives of the aforementioned substances, as well as their aftertreatment and the effects obtained therefrom, can be seen from SU 197 737, DE 34 31 533, CH 262 391 and DE 43 30 547.
  • the use of inorganic and organic auxiliaries side by side in brushes is described in DEA 17779 (07/20/1950): First, the product is impregnated with oxidizing, salt-like compounds and, after removing the solvent by drying, with fats, oils and paraffins.
  • US 4,605,581 teaches to impregnate a brush of zinc naphthen
  • FR 985466 it is first impregnated with a copper, lead or silver salt. Then these salts are converted to sulfides or selenides and the sulfides and selenides obtained are then fixed in the pores of the brush body by impregnation with a hardenable resin.
  • a hygroscopic salt from the group consisting of magnesium nitrate, potassium chloride, magnesium chloride and an organic nitro compound such as nitrobenzenesulfone is impregnated, and finally US Pat. No. 2,909,452 teaches that a brush with improved running properties is obtained if impregnated first with sodium pyrophosphate and then with the salt is fixed by impregnation with a polyester resin.
  • a brush according to the Preamble of claim 1 solved by this is characterized in that it has at least one inorganic Contains substance that has its crystal structure in the area below their melting, sublimation or decomposition range changes depending on the temperature.
  • it is characterized by the characteristic parts of the Claims 8, 12, 13, 14 and 15 solved the method specify for the manufacture of brushes according to the invention.
  • the dependent claims give advantageous refinements of Invention again.
  • inventive substances must have their beneficial effects especially in the area higher temperatures, especially in the range of 80 to 180 ° C, namely the temperature range that the brush treads adopt modern machines in operation, unfold. If these temperatures are exceeded at least damage to the commutator or slip ring arise.
  • inventive substances At the beginning of the machine start-up phase, i.e. at room temperature and at only slightly elevated temperatures cause the inventive substances to run brushes like other well-known impregnating agents.
  • the brush treads and the brushes after the Running-in phase due to friction and the transition from electrical current associated heat development on their Warm up the operating temperature pass through the brushes and with them the inventive substance contained in them Temperatures at which the crystal structure of this Substance changes and high temperature modifications of the form inventive substance that the beneficial Cause effects.
  • the high temperature modifications formed during running in on the sliding surface of the machine Change the sliding film so that it is less electrical resistance and possibly additional receives more favorable sliding properties, because otherwise it could not both the drop in the operating temperature of the Tread and the brush as well as a reduction in Wear of the brushes and in some cases also the Collector can be determined.
  • the lowering of the electrical resistance of the interface between the Brush and the brush tread also go one Improvement of the commutation ability and a lowering the spark formation and thus the radio interference rate.
  • Inventive substances are in particular: ammonium nitrate, Ammonium bromide, sodium sulfate, sodium nitrite, potassium nitrate, Potassium hydrogen sulfate, cesium nitrate, barium titanate, silver nitrate, Thallium nitrate and thallium iodide, with ammonium nitrate is preferably used.
  • the crystal structure of Ammonium nitrate changes from orthorhombic at 84.2 ° C in tetragonal and at 125 ° C from tetragonal to cubic. It is believed that the changes made to the Crystal structure accompanying changes in physical Properties the cause of the positive Effects of ammonium nitrate are.
  • inventive substances in the brushes 0.01 to 9 wt .-%, based on the weight of the brushes without the substance.
  • the ammonium nitrate content is preferred in the range of 0.05 to 3 percent by weight.
  • inventive Substances can be used individually or in isolation Mix can be used with each other.
  • inventive substances are in the liquid accessible Pore volume of the brushes and cover there at least the pore walls.
  • At with synthetic resin bound brushes can be the inventive substances also be integrated into the binder matrix made of synthetic resin.
  • the positive effects of the inventive substances can by adding organic lubricants and lubricants be further improved.
  • Organic lubricants and lubricants be further improved.
  • Polymers or / and synthetic or natural oils or / and synthetic or natural fats can be used.
  • Such lubrication and sliding aids are in the fluid-accessible pores of the brushes or, at Brushes with a synthetic resin bond, in the pores of the Carbon filler of the resin-bonded brushes brought in.
  • Brushes according to the invention with a binder matrix Carbon are made by for use carbon bodies suitable as brushes, which either already have the form of brushing or from which mechanical machining brushes can be manufactured and due to the manufacturing process a liquid-accessible one Have pore volumes with a solution of the inventive Substance or liquid in which the inventive Substance is kept in suspension, be impregnated and the solvent or die Carrier fluid holding particles in suspension after the Impregnation is evaporated.
  • an inventive one Substance can also have more than one of these substances either in an impregnation process or in impregnation processes, which are executed one after the other into the Carbon bodies are introduced.
  • the impregnated wet body in an oven e.g. one Continuous furnace heated to a temperature that is preferred 5 K above the boiling point of the solvent used or the boiling range of the solvent mixture used lies.
  • the carbon body is dried in a heated process Boilers with a slight negative pressure can be. All graphitized can be used for impregnation and non-graphitized carbon bodies are used, which have a pore volume accessible to liquid and which for use as brush material for transferring electrical current are suitable.
  • water is the preferred solvent.
  • other polar solvents such as, for example, methyl, ethyl, propyl or isopropyl alcohol or also pyridine can be used alone or in mixtures with water.
  • ammonium nitrate aqueous solutions containing 1 to 60% by weight of ammonium nitrate can be used. However, preference is given to working with a 3 to 15 percent by weight solution of the salt in water or in methanol.
  • the amount of the inventive substance that is to be deposited in the pores of the carbon body is controlled by the content of the inventive substances in the solutions.
  • liquids are used for impregnation in which the inventive substance is kept in suspension at least for the time of impregnation.
  • preference is given to using, but not exclusively, substances such as waxes, polymers, oils or fats which act as lubricants, which should remain in the pores of the carbon body after impregnation and which improve the sliding properties of the brush.
  • other known media forming suspensions can also be used.
  • the effects can improve of the inventive substance can be achieved if that Pore system impregnated with the inventive substance Carbon body still with an organic Agents from the group natural or synthetic waxes or / and natural or synthetic, as lubricants acting polymers and / or natural or synthetic oils or / and impregnated synthetic or natural fats becomes.
  • the impregnation is done either with melting or with solutions of these organic agents.
  • the solvent In case of Use of the body will melt after the Impregnate below the melting point or softening range the medium cooled.
  • the solvent must be known methods are removed, some of which in Have been described above.
  • Brushes according to the invention comprising a binder matrix Have synthetic resin are produced by two processes.
  • the inventive substance is first fixed to the liquid-accessible surface of the carbon filler of the brush by one of the aforementioned methods.
  • the carbon filler prepared in this way is then mixed with the binder resin and a body is formed from this mixture in a known manner, which body either has the shape of the brush or from which brushes can be produced by mechanical processing.
  • the binder resin is hardened.
  • the inventive substance is mixed into the binder resin in finely pulverized form and the mixture thus obtained is mixed with the carbon filler, this mixture is then shaped into a brush body or a body suitable for producing brushes, and the binder resin is hardened.
  • the amount of the inventive substance blended in the binder resin is in the range of 0.2 to 7% by weight based on the uncured binder resin. It goes without saying that the process steps of the first and the second process can be combined if it is desired that the inventive substance be in both the carbon filler and the binder resin matrix.
  • a porous carbon pre-product body (quality T 1047, manufacturer SGL CARBON AG, Bonn), dimensions 8 x 14 x 30 mm 3 , for the production of brushes, was dried in a drying cabinet at 105 ° C. for 5 hours, then in an impregnation vessel transferred and exposed to a vacuum of less than 100 Pa. The connection to the vacuum pump was then closed and the kettle was completely flooded with a solution which contained 10% by weight of ammonium nitrate in water. After draining the solution, the now impregnated carbon body was removed from the kettle and dried in a drying cabinet for eight hours at a temperature of 105 ° C. under normal pressure. Afterwards he was ready for the production of brushes in usable gauge blocks by mechanical processing or for further impregnation. The content of ammonium nitrate in the dried body was 0.5% by weight.
  • a carbon precursor body impregnated with ammonium nitrate according to Example 1 was placed in a kettle which contained a solution of 5% by weight paraffin (type Vestowax SH 105, supplier Ter Hell Hermann & Co. GmbH, Hamburg) and 95% by weight tetrachlorethylene.
  • the impregnation solution was prepared by dissolving the paraffin in boiling tetrachlorethylene.
  • the kettle was then closed, fitted with a reflux condenser and the impregnating liquid was heated to boiling temperature under atmospheric pressure and the carbon body was left in the solution heated in this way for 30 minutes.
  • the body was dried in a drying cabinet at 85 ° C. for a further 10 hours. Then it was processed by mechanical processing to usable brushes with the dimensions 6.3 x 11 x 35.5 mm 3 for the transmission of electric current.
  • Circumferential speed on the brush tread 31.5 m / s Transmission power: 1200 watts Running time: 400 hours
  • the commutator of each AC motor was two Brushes equipped in the usual brush holders under the pressure of conventional brush springs against the tread were pressed.
  • the overtemperature of the collector is the measured one Difference between the respective room temperature and the Temperature of the collector surface at the running zone of the Brushing during operation.
  • the room temperature during the measurements ranged from 20 to 25 ° C.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Brush for transporting electrical current contains an inorganic material(s) that changes its crystalline structure in the region of its melt, sublimation or decomposition range dependent on the temperature. Brush made of carbon or a hydrocarbon filler and a binder matrix for transporting electrical current contains an inorganic material(s) that changes its crystalline structure in the region of its melt, sublimation or decomposition range dependent on the temperature. An independent claim is included for the manufacture of the above brush by impregnating the porous brush material with a solution or liquid comprising a material(s) that changes its crystalline structure in the region of its melt, sublimation or decomposition range dependent on the temperature and removing the solvent or liquid component.

Description

Die der Anmeldung zugrunde liegende Erfindung betrifft eine aus Kohlenstoff oder aus einem Kohlenstoffüllstoff und einer Bindermatrix aus Kunstharz bestehende Bürste für das Übertragen elektrischen Stromes mit einem Gehalt von mindestens einer anorganischen Substanz und Verfahren zum Herstellen einer solchen Bürste.The invention on which the application is based relates to a from carbon or from a carbon filler and a binder matrix made of synthetic resin for the Transfer electric current with a content of at least one inorganic substance and method for Making such a brush.

Unter dem Begriff Kohlenstoff wird im folgenden, sofern dies im einzelnen nicht besonders spezifiziert ist, sowohl nicht graphitierter Kohlenstoff als auch graphitischer Kohlenstoff, nicht aber Diamant verstanden.The term carbon is used in the following, if this is not specifically specified, both non-graphitized carbon as well as graphitic Carbon, but not diamond understood.

Bürsten im Sinne dieser Erfindung sind im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehende, kohlenstoff- oder kunstharzgebundene Kontaktstücke für Gleitkontakte zum Übertragen elektrischen Stromes in elektrischen Maschinen. Da die Betriebseigenschaften wie beispielsweise Gleitfähigkeit, Verschleiß, Kommutierungsfähigkeit oder Funkstörverhalten nur aus Kohlenstoff oder nur aus Kohlenstoff und Kunstharz bestehender Bürsten den unterschiedlichen, an sie unter den verschiedensten Betriebsbedingungen gestellten Anforderungen in der Regel nicht genügen, werden sie mit Zusatzstoffen versehen. Derartige Zusatzstoffe können anorganischer oder organischer Natur sein und es können auch anorganische und organische Zusatzstoffe gemeinsam angewendet werden. Das Einbringen der Zusatzstoffe geschieht durch Tränken oder Imprägnieren der Kohlenstoffbürsten oder, bei Bürsten mit einer Kunstharzmatrix, durch Tränken oder Imprägnieren des aus Kohlenstoff bestehenden Füllers der Bürste vor dem Vermischen mit dem Binderharz.
Bekannte, rein anorganische Zusatzstoffe sind: Metallhalogenide, insbesondere Blei- und Cadmiumjodid (DEA 1580, 03.04.1950), Kaliumsulfid (DEA 729, 06.10.1944), Molybdändisulfid (US 2,823,147), Erdalkalimetallsalze wie Calciumcarbonat oder Bariumfluorid zusammen mit einer Silberverbindung aus der Gruppe Silbersulfid, Silberchlorid (US 2,806,806), hygroskopische Salze wie Calciumchlorid oder Magnesiumchlorid (DEA 727, 25.02.1943), hygroskopische Salze und Oxide von Erdalkalimetallen zusammen mit Bariumsalzen (CA 647 808), Chromalaun (US 3,063,947). Zu dieser Gruppe sind auch die anorganischen Zusatzstoffe zu zählen, bei denen die Bürste nach dem Tränk- oder Imprägniervorgang noch nachbehandelt wird: Gemäß DE AS 1 079 183 werden den Rezepturbestandteilen bei der Bürstenherstellung Metallseifen, insbesondere Alkalimetallseifen zugesetzt, die beim zum Herstellen von Bürsten gehörenden, späteren Verkokungsprozeß zu Oxiden oder Carbiden umgesetzt werden. Nach FR 977 817 werden mit Bleinitrat oder -Nitrit imprägnierte Bürsten so hoch erhitzt, daß durch thermische Zersetzung Bleioxide entstehen. Ein entsprechendes Verfahren wird nach DE 31 06 053 zur Umwandlung von Calciumsalzen in oxidische Calciumverbindungen in Bürsten verwendet. Aus US 2,754,231 geht hervor, daß nach einer Imprägnierung mit einem Erdalkalimetallsalz wie Bariumfluorid, mit Cumaronindenharz imprägniert wird, das Harz gehärtet und verkokt wird, dann mit einer Silbernitratlösung imprägniert und danach das Silbernitrat in Silbersulfid überführt wird. Gemäß US 2,512,362 wird in die Bürsten imprägniertes Bleinitrat oder Bleiacetat durch Erhitzen zunächst in Bleioxid und dieses dann durch Umsetzen mit HF oder HJ in das entsprechende Bleihalogenid überführt. In FR 1 286 033 wird beschrieben, daß im Porensystem einer Bürste befindliches Titantetrachlorid zu Titandioxid hydrolysiert und danach getrocknet wird. Eine polierende Wirkung wird gemäß DE 625 481 erhalten, wenn die Bürste mit einer Lösung aus Wasserglas oder Borsäure imprägniert wird und dann die durch das Imprägnieren eingebrachten Substanzen thermisch oder chemisch fixiert werden. Nach GB 964 388 wird mit einer oxidbildenden Metallverbindung imprägniert, durch thermische Behandlung das Oxid erzeugt und durch weitere Temperaturerhöhung das gebildete Oxid in ein Carbid umgesetzt. In der in DE 11 52 750 beschriebenen Bürste sind die Salze Bariumfluorid und Silbersulfid in einer Matrix aus verkoktem Kunstharz fixiert. US 2,739,912 offenbart das Imprägnieren einer Bürste mit Lithiumhydroxid oder Lithiumacetat in Verbindung mit Ammoniumcarbonat und das thermische Umsetzen der Lithiumsalze in Lithiumcarbonat. Bekannte rein organische Zusatzstoffe sind: Gelatine (DE 444 741), Polyethylene (DE 10 62 613), Polyethylen mit einem Gehalt an Weichmachern wie z.B. Phthalaten (DE 12 41 903), Cumaronindenharze (DE 961 461), Naturharz in der Form von Mastix (DD 41 352) oder in der Form von Accroides (DD 41 353), linear kondensierende Harze wie Polyamide (CH 247 319), chlorierte Kohlenwasserstoffe (DE 1 090 304), ein Gemisch aus Esteröl und einem synthetischen Kohlenwasserstofföl (DE 43 30 548), Aromastoffe oder Deodorantien (EP 0 738 030), Niederdruckpolyethylen
(US 3,049,448), Ö1 hoher Viskosität und Verdampfbarkeit (DEA 9166, 01.08.1940), einen Härter enthaltendes Polyesterharz mit einem Gehalt an Styrol (CH 358 504), ein Gemisch aus einem Polyesterharz und Styrol mit einem Gehalt eines Weichmachers (CH 397 847), Polyisobutylen (DD 45175), nitriertes Paraffin (FR 1 328 997), Polyimidharz (DR 12 65 283), eine Mischung aus einem ungesättigten Polyester und einem Arylvinylmonomeren wie Styrol und einer metallorganischen Verbindung als Härtungskatalysator (FR 1 152 774). Imprägnierungen von Bürsten mit siliciumorganischen Verbindungen wie siliconen, Silanen, Siloxanen und halogenierten Derivaten der vorgenannten Stoffe sowie deren Nachbehandlung und die damit erzielten Wirkungen gehen aus SU 197 737, DE 34 31 533, CH 262 391 und DE 43 30 547 hervor.
Die Verwendung von anorganischen und organischen Hilfsstoffen nebeneinander in Bürsten ist in DEA 17779 (20.07.1950) beschrieben: Zunächst wird mit oxidierenden, salzartigen Verbindungen und nach dem Entfernen des Lösungsmittels durch Trocknen, mit Fetten, Ölen und Paraffinen imprägniert. Die US 4,605,581 lehrt, eine Bürste Zinknaphthenat und einem Phenol- oder Epoxidharz zu imprägnieren. Nach FR 985466 wird zunächst mit einem Kupfer-, Blei- oder Silbersalz imprägniert. Dann werden diese Salze zu Sulfiden oder Seleniden umgesetzt und danach die erhaltenen Sulfide und Selenide durch Imprägnieren mit einem härtbaren Harz in den Poren des Bürstenkörpers fixiert. Gemäß DE 10 55 673 wird mit einem hygroskopischen Salz aus der Gruppe Magnesiumnitrat, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid und einer organischen Nitroverbindung wie Nitrobenzolsulfon imprägniert und schließlich lehrt die US 2,909,452, daß man eine Bürste mit verbesserten Laufeigenschaften erhält, wenn zunächst mit Natriumpyrophosphat imprägniert und danach das Salz durch Imprägnieren mit einem Polyesterharz fixiert wird.Brushes in the sense of this invention are essentially carbon-based, carbon- or synthetic resin-bonded contact pieces for sliding contacts for transmitting electrical current in electrical machines. Since the operating properties such as gliding ability, wear, commutation capability or radio interference behavior, brushes consisting only of carbon or only of carbon and synthetic resin generally do not meet the different requirements placed on them under the most varied of operating conditions, they are provided with additives. Such additives can be inorganic or organic in nature and inorganic and organic additives can also be used together. The additives are introduced by soaking or impregnating the carbon brushes or, in the case of brushes with a synthetic resin matrix, by soaking or impregnating the carbon filler of the brush before mixing with the binder resin.
Known, purely inorganic additives are: metal halides, in particular lead and cadmium iodide (DEA 1580, April 3, 1950), potassium sulfide (DEA 729, October 6, 1944), molybdenum disulfide (US 2,823,147), alkaline earth metal salts such as calcium carbonate or barium fluoride together with a silver compound from the Group of silver sulfide, silver chloride (US 2,806,806), hygroscopic salts such as calcium chloride or magnesium chloride (DEA 727, February 25, 1943), hygroscopic salts and oxides of alkaline earth metals together with barium salts (CA 647 808), chrome alum (US 3,063,947). This group also includes the inorganic additives in which the brush is still treated after the impregnation or impregnation process: According to DE AS 1 079 183, metal soaps, in particular alkali metal soaps, which are used in the manufacture of brushes, are added to the recipe components in brush production , later coking process to be converted to oxides or carbides. According to FR 977 817, brushes impregnated with lead nitrate or lead nitrite are heated to such an extent that lead oxides are formed by thermal decomposition. A corresponding method is used according to DE 31 06 053 for converting calcium salts into oxidic calcium compounds in brushes. From US 2,754,231 it follows that after impregnation with an alkaline earth metal salt such as barium fluoride, impregnated with coumarone in resin, the resin is hardened and coked, then impregnated with a silver nitrate solution and then the silver nitrate is converted into silver sulfide. According to US Pat. No. 2,512,362, lead nitrate or lead acetate impregnated into the brushes is first converted into lead oxide by heating and then converted into the corresponding lead halide by reaction with HF or HJ. FR 1 286 033 describes that titanium tetrachloride in the pore system of a brush is hydrolyzed to titanium dioxide and then dried. According to DE 625 481, a polishing effect is obtained if the brush is impregnated with a solution of water glass or boric acid and then the substances introduced by the impregnation are thermally or chemically fixed. According to GB 964 388, an oxide-forming metal compound is impregnated, the oxide is produced by thermal treatment and the oxide formed is converted into a carbide by further temperature increase. In the brush described in DE 11 52 750, the salts barium fluoride and silver sulfide are fixed in a matrix of coked synthetic resin. US 2,739,912 discloses impregnating a brush with lithium hydroxide or lithium acetate in combination with ammonium carbonate and thermally converting the lithium salts into lithium carbonate. Known purely organic additives are: gelatin (DE 444 741), polyethylene (DE 10 62 613), polyethylene containing plasticizers such as phthalates (DE 12 41 903), coumaroneindene resins (DE 961 461), natural resin in the form of mastic (DD 41 352) or in the form of accroides (DD 41 353), linearly condensing resins such as polyamides (CH 247 319), chlorinated hydrocarbons (DE 1 090 304), a mixture of ester oil and a synthetic hydrocarbon oil (DE 43 30 548 ), Flavorings or deodorants (EP 0 738 030), low-pressure polyethylene
(US 3,049,448), oil of high viscosity and vaporizability (DEA 9166, 01.08.1940), a polyester resin containing hardener containing styrene (CH 358 504), a mixture of a polyester resin and styrene containing a plasticizer (CH 397 847 ), Polyisobutylene (DD 45175), nitrated paraffin (FR 1 328 997), polyimide resin (DR 12 65 283), a mixture of an unsaturated polyester and an aryl vinyl monomer such as styrene and an organometallic compound as a curing catalyst (FR 1 152 774). Impregnation of brushes with organosilicon compounds such as silicones, silanes, siloxanes and halogenated derivatives of the aforementioned substances, as well as their aftertreatment and the effects obtained therefrom, can be seen from SU 197 737, DE 34 31 533, CH 262 391 and DE 43 30 547.
The use of inorganic and organic auxiliaries side by side in brushes is described in DEA 17779 (07/20/1950): First, the product is impregnated with oxidizing, salt-like compounds and, after removing the solvent by drying, with fats, oils and paraffins. US 4,605,581 teaches to impregnate a brush of zinc naphthenate and a phenolic or epoxy resin. According to FR 985466, it is first impregnated with a copper, lead or silver salt. Then these salts are converted to sulfides or selenides and the sulfides and selenides obtained are then fixed in the pores of the brush body by impregnation with a hardenable resin. According to DE 10 55 673, a hygroscopic salt from the group consisting of magnesium nitrate, potassium chloride, magnesium chloride and an organic nitro compound such as nitrobenzenesulfone is impregnated, and finally US Pat. No. 2,909,452 teaches that a brush with improved running properties is obtained if impregnated first with sodium pyrophosphate and then with the salt is fixed by impregnation with a polyester resin.

In modernen elektrischen Maschinen werden die mit den Bürsten in Kontakt stehenden Laufflächen gleichermaßen mechanisch, elektrisch und thermisch hoch belastet. Für einen störungsfreien Betrieb der Paarung Bürste/Lauffläche müssen die Bürsten gute, auf die Lauffläche bezogene Gleiteigenschaften, dabei einen geringen Verschleiß und außerdem gute Stromübertragungs- und Kommutierungseigenschaften haben. Viele der aus dem Stand der Technik bekannten Bürsten genügen den genannten Anforderungen nicht oder nicht ausreichend. Es ist z.B. nicht tolerierbar, wenn eine Bürste zwar gute Gleiteigenschaften hat, dabei aber einen Gleitfilm auf der Gegenlauffläche erzeugt, der einen so großen Stromübergangswiderstand hat, daß dadurch während des Betriebes durch Erhitzen des Kommutators oder des Schleifrings und der Bürste mittels joule'scher Wärme so hohe Temperaturen entstehen, daß eine oder mehrere der genannten Maschinenkomponenten geschädigt werden. Es können dadurch z.B. Deformationen am Kommutator entstehen oder es tritt eine in der Bürste enthaltene Hilfssubstanz wie beispielsweise ein schmelzbares Imprägniermittel aus. Beide Ereignisse führen zum Ausfall der Maschine. Andere, aus Mängeln innerhalb der oben genannten Eigenschaftskombination resultierende Schäden sind für den Fachmann ohne weiteres denkbar und kommen in der Praxis vor.In modern electrical machines, those with the Brushing treads in contact equally mechanically, electrically and thermally highly stressed. For trouble-free operation of the brush / tread pairing the brushes must be good, based on the tread Sliding properties, low wear and tear also good current transmission and commutation properties to have. Many of the state of the art Known brushes do not meet the requirements mentioned or not sufficient. It is e.g. intolerable if a brush has good sliding properties, but it does creates a sliding film on the counter surface, which one has such a large current transfer resistance that thereby operation by heating the commutator or the Slip ring and the brush by means of Joule heat high temperatures arise that one or more of the mentioned machine components are damaged. It can thereby e.g. Deformations on the commutator arise or it occurs an auxiliary substance contained in the brush like for example, a meltable impregnating agent. Both Events lead to machine failure. Other, out Defects within the combination of properties mentioned above resulting damage is for the specialist easily conceivable and occur in practice.

Es war deshalb die Aufgabe der der vorliegenden Anmeldung zugrundeliegenden Erfindung, im wesentlichen aus Kohlenstoff oder aus einem Kohlenstoffüller und einem Kunstharzbinder bestehende Bürsten für das Übertragen elektrischen Stromes zu schaffen, die für den Betrieb auf modernen hochbelasteten elektrischen Maschinen geeignet sind und beim Betrieb auf solchen Maschinen einen geringen Verschleiß bewirken und insbesondere selbst einen geringen Verschleiß haben sowie gegenüber Bürsten gemäß dem Stand der Technik eine niedrigere Kollektortemperatur hervorrufen. Weitere Aufgaben waren die Verringerung der Bürstenfeuer und Funkstörwerte. Ferner sollte mindestens ein Verfahren zum Herstellen derartiger Bürsten angegeben werden.It was therefore the task of the present application underlying invention, essentially made of carbon or from a carbon filler and a synthetic resin binder existing brushes for transferring electrical To create electricity for operation on modern highly stressed electrical machines are suitable and little wear when operating on such machines effect and especially a small one Have wear and tear compared to brushes according to the status technology cause a lower collector temperature. Other tasks included reducing brush fires and radio interference levels. Furthermore, at least one Methods for making such brushes specified become.

Die Aufgabe wird zum einen durch eine Bürste gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie mindestens eine anorganische Substanz enthält, die ihre Kristallstruktur im Bereich unterhalb ihres Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungsbereichs in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Zum anderen wird sie durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche 8., 12., 13., 14. und 15. gelöst, die Verfahren zum Herstellen erfindungsgemäßer Bürsten angeben. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.The task is done on the one hand by a brush according to the Preamble of claim 1 solved by this is characterized in that it has at least one inorganic Contains substance that has its crystal structure in the area below their melting, sublimation or decomposition range changes depending on the temperature. On the other hand, it is characterized by the characteristic parts of the Claims 8, 12, 13, 14 and 15 solved the method specify for the manufacture of brushes according to the invention. The dependent claims give advantageous refinements of Invention again.

Die in der Bürste gemäß der Erfindung enthaltenen Substanzen, im folgenden erfinderische Substanzen genannt, müssen ihre vorteilhaften Wirkungen besonders im Bereich höherer Temperaturen, insbesondere im Bereich von 80 bis 180°C, nämlich dem Temperaturbereich, den die Bürstenlaufflächen moderner Maschinen im Betrieb annehmen, entfalten. Beim Überschreiten dieser Temperaturen können mindestens Schäden am Kommutator oder Schleifring entstehen. Am Beginn der Anlaufphasen der Maschinen, d.h. bei Raumtemperatur und bei nur leicht erhöhten Temperaturen bewirken die erfinderischen Substanzen ein Laufverhalten der Bürsten wie andere bekannte Imprägniermittel auch. Wenn sich jedoch die Bürstenlaufflächen und die Bürsten nach der Einlaufphase durch Reibung und die mit dem Übergang von elektrischem Strom verbundene Wärmeentwicklung auf ihre Betriebstemperatur erwärmen, durchlaufen die Bürsten und mit ihnen die in ihnen befindliche erfinderische Substanz Temperaturen, bei denen sich die Kristallstruktur dieser Substanz ändert und sich Hochtemperaturmodifikationen der erfinderischen Substanz bilden, die die vorteilhaften Wirkungen hervorrufen. Insbesondere muß angenommen werden, daß die gebildeten Hochtemperaturmodifikationen den während des Einlaufens auf der Gleitfläche der Maschine entstandenen Gleitfilm so verändern, daß er einen geringeren elektrische Widerstand und möglicherweise zusätzlich günstigere Gleiteigenschaften erhält, denn sonst könnte nicht sowohl das Absinken der Betriebstemperatur der Lauffläche und der Bürste als auch eine Verringerung des Verschleißes der Bürsten und in einigen Fällen auch des Kollektors festgestellt werden. Mit der Senkung des elektrischen Widerstands der Grenzschicht zwischen der Bürste und der Bürstenlauffläche geht auch eine Verbesserung der Kommutierungsfähigkeit und eine Senkung der Funkenbildung und damit der Funkstörrate einher.The contained in the brush according to the invention Substances, hereinafter called inventive substances, must have their beneficial effects especially in the area higher temperatures, especially in the range of 80 to 180 ° C, namely the temperature range that the brush treads adopt modern machines in operation, unfold. If these temperatures are exceeded at least damage to the commutator or slip ring arise. At the beginning of the machine start-up phase, i.e. at room temperature and at only slightly elevated temperatures cause the inventive substances to run brushes like other well-known impregnating agents. If However, the brush treads and the brushes after the Running-in phase due to friction and the transition from electrical current associated heat development on their Warm up the operating temperature, pass through the brushes and with them the inventive substance contained in them Temperatures at which the crystal structure of this Substance changes and high temperature modifications of the form inventive substance that the beneficial Cause effects. In particular, it must be assumed that the high temperature modifications formed during running in on the sliding surface of the machine Change the sliding film so that it is less electrical resistance and possibly additional receives more favorable sliding properties, because otherwise it could not both the drop in the operating temperature of the Tread and the brush as well as a reduction in Wear of the brushes and in some cases also the Collector can be determined. With the lowering of the electrical resistance of the interface between the Brush and the brush tread also go one Improvement of the commutation ability and a lowering the spark formation and thus the radio interference rate.

Erfinderische Substanzen sind insbesondere: Ammoniumnitrat, Ammoniumbromid, Natriumsulfat, Natriumnitrit, Kaliumnitrat, Kaliumhydrogensulfat, Cäsiumnitrat, Bariumtitanat, Silbernitrat, Thalliumnitrat und Thalliumjodid, wobei Ammoniumnitrat bevorzugt verwendet wird. Die Kristallstruktur von Ammoniumnitrat ändert sich bei 84,2 °C von orthorhombisch in tetragonal und bei 125 °C von tetragonal nach kubisch. Es wird angenommen, daß die mit diesen Änderungen des Kristallaufbaus einhergehenden Änderungen der physikalischen Eigenschaften die Ursache für die positiven Wirkungen des Ammoniumnitrats sind. Der Gehalt der erfinderischen Substanzen in den Bürsten beträgt 0,01 bis 9 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Bürsten ohne die Substanz. Der Gehalt an Ammoniumnitrat liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 3 Gewichtsprozent. Die erfinderischen Substanzen können jede für sich allein oder in Mischung miteinander verwendet werden. Im allgemeinen befinden sich die erfinderischen Substanzen im flüssigkeitszugänglichen Porenvolumen der Bürsten und bedecken dort mindestens die Porenwände. Bei mit Kunstharz gebundenen Bürsten können die erfinderischen Substanzen auch in die Bindermatrix aus Kunstharz eingebunden sein.Inventive substances are in particular: ammonium nitrate, Ammonium bromide, sodium sulfate, sodium nitrite, potassium nitrate, Potassium hydrogen sulfate, cesium nitrate, barium titanate, silver nitrate, Thallium nitrate and thallium iodide, with ammonium nitrate is preferably used. The crystal structure of Ammonium nitrate changes from orthorhombic at 84.2 ° C in tetragonal and at 125 ° C from tetragonal to cubic. It is believed that the changes made to the Crystal structure accompanying changes in physical Properties the cause of the positive Effects of ammonium nitrate are. The salary of the inventive substances in the brushes 0.01 to 9 wt .-%, based on the weight of the brushes without the substance. The ammonium nitrate content is preferred in the range of 0.05 to 3 percent by weight. The inventive Substances can be used individually or in isolation Mix can be used with each other. In general the inventive substances are in the liquid accessible Pore volume of the brushes and cover there at least the pore walls. At with synthetic resin bound brushes can be the inventive substances also be integrated into the binder matrix made of synthetic resin.

Die positive Wirkung der erfinderischen Substanzen kann durch Zusatz von organischen Schmier- und Gleitmitteln weiter verbessert werden. Hierfür können alle aus dem Stand der Technik bekannten Mittel dieser Art wie beispielsweise synthetische oder natürliche Wachse oder/und natürliche oder synthetische wachsartige, als Gleitmittel wirkende Polymere oder/und synthetische oder natürliche Öle oder/und synthetische oder natürliche Fette verwendet werden. Derartige Schmier- und Gleithilfen werden in die flüssigkeitszugänglichen Poren der Bürsten oder, bei Bürsten mit einer Kunstharzbindung, in die Poren des Kohlenstoffüllers der kunstharzgebundenen Bürsten eingebracht.The positive effects of the inventive substances can by adding organic lubricants and lubricants be further improved. Everyone can do this from a standing start Means of this type known in the art, for example synthetic or natural waxes and / or natural or synthetic waxy lubricants Polymers or / and synthetic or natural oils or / and synthetic or natural fats can be used. Such lubrication and sliding aids are in the fluid-accessible pores of the brushes or, at Brushes with a synthetic resin bond, in the pores of the Carbon filler of the resin-bonded brushes brought in.

Erfindungsgemäße Bürsten mit einer Bindermatrix aus Kohlenstoff werden hergestellt, indem für die Verwendung als Bürsten geeignete Kohlenstoffkörper, die entweder bereits die Form vom Bürsten haben oder aus denen durch mechanisches Bearbeiten Bürsten hergestellt werden können und die herstellungsbedingt ein flüssigkeitszugängliches Porenvolumen haben, mit einer Lösung der erfinderischen Substanz oder einer Flüssigkeit, in der die erfinderische Substanz fein verteilt in Schwebe gehalten wird, imprägniert werden und das Lösungsmittel oder die die Partikel in der Schwebe haltende Trägerflüssigkeit nach dem Imprägnieren verdampft wird. Statt einer erfinderischen Substanz können auch mehr als eine dieser Substanzen entweder in einem Imprägniervorgang oder in Imprägniervorgängen, die nacheinander ausgeführt werden, in die Kohlenstoffkörper eingebracht werden. Dort, wo eine ausreichend gute Benetzbarkeit der Kohlenstoffoberflächen durch die Imprägnierflüssigkeit gegeben ist, kann das Imprägnieren durch einfaches Tauchen der Kohlenstoffkörper in die Imprägnierflüssigkeit geschehen. In den meisten Fällen wird jedoch das sogenannte Vakuum-Druck-Verfahren angewandt, bei dem die Kohlenstoffkörper in einem Kessel zuerst einem Unterdruck ausgesetzt, danach mit der Imprägnierflüssigkeit überschichtet und danach mit Normal- oder Überdruck beaufschlagt werden. Das Verdampfen des Lösungsmittels oder der Flüssigkeit, die die Partikel in der Schwebe hält oder gehalten hat, wird nach den allgemein bekannten Verfahren durchgeführt, die jeder Verfahrenstechniker kennt. Nach einer bevorzugten Methode werden die imprägnierten, nassen Körper in einem Ofen, z.B. einem Durchlaufofen auf eine Temperatur erhitzt, die vorzugsweise 5 K oberhalb der Siedetemperatur des verwendeten Lösungsmittels oder des Siedebereichs der verwendeten Lösungsmittelmischung liegt. Bei einem anderen bevorzugten Verfahren trocknet man die Kohlenstoffkörper in beheizten Kesseln, die mit einem leichten Unterdruck beaufschlagt werden können. Zum Imprägnieren können alle graphitierten und nicht graphitierten Kohlenstoffkörper verwendet werden, die ein flüssigkeitszugängliches Porenvolumen haben und die für die Anwendung als Bürstenmaterial für das Übertragen elektrischen Stromes geeignet sind.Brushes according to the invention with a binder matrix Carbon are made by for use carbon bodies suitable as brushes, which either already have the form of brushing or from which mechanical machining brushes can be manufactured and due to the manufacturing process a liquid-accessible one Have pore volumes with a solution of the inventive Substance or liquid in which the inventive Substance is kept in suspension, be impregnated and the solvent or die Carrier fluid holding particles in suspension after the Impregnation is evaporated. Instead of an inventive one Substance can also have more than one of these substances either in an impregnation process or in impregnation processes, which are executed one after the other into the Carbon bodies are introduced. Where one sufficiently good wettability of the carbon surfaces given by the impregnation liquid, it can Impregnate by simply dipping the carbon body happen in the impregnation liquid. In most However, the so-called vacuum pressure process is used applied where the carbon body in a boiler first exposed to a vacuum, then with the Impregnation liquid and then covered with normal or Overpressure can be applied. The evaporation of the Solvent or the liquid that the particles in the limbo holds or has held, according to the general known procedures performed by any process engineer knows. According to a preferred method, the impregnated wet body in an oven, e.g. one Continuous furnace heated to a temperature that is preferred 5 K above the boiling point of the solvent used or the boiling range of the solvent mixture used lies. Another preferred The carbon body is dried in a heated process Boilers with a slight negative pressure can be. All graphitized can be used for impregnation and non-graphitized carbon bodies are used, which have a pore volume accessible to liquid and which for use as brush material for transferring electrical current are suitable.

Bei den meisten der erfinderischen Substanzen ist Wasser das bevorzugte Lösungsmittel. Wo es die Löslichkeitsverhältnisse zulassen oder wenn Wasser nicht verwendet werden soll, können auch andere polare Lösungsmittel wie beispielsweise Methyl-, Ethyl- Propyl- oder Isopropylalkohol oder auch Pyridin und zwar allein oder in Mischungen mit Wasser verwendet werden.
Bei Verwendung von Ammoniumnitrat als erfinderischer Substanz können wässerige Lösungen verwendet werden, die 1 bis 60 Gewichts-% Ammoniumnitrat enthalten. Bevorzugt wird jedoch mit einer 3 bis 15 gewichtsprozentigen Lösung des Salzes in Wasser oder in Methanol gearbeitet. Ganz allgemein wird die Menge der erfinderischen Substanz, die in den Poren des Kohlenstoffkörpers abgeschieden werden soll, über den Gehalt der erfinderischen Substanzen in den Lösungen gesteuert. Dort, wo es nicht gelingt, in einem Imprägnier- und Trocknungsschritt die gewünschte Menge erfinderischer Substanz in den Poren abzuscheiden, wird mehrfach imprägniert.
In den Fällen, wo wie beim Bariumtitanat, das Verwenden von Lösungen nicht möglich ist oder wo die folgende Verfahrensweise vorteilhaft ist, werden zum Imprägnieren Flüssigkeiten verwendet, in denen die erfinderische Substanz mindestens für die Zeit des Imprägnierens in Schwebe gehalten ist. Als solche Flüssigkeiten werden bevorzugt aber nicht ausschließlich Stoffe verwendet, die wie z.B. Wachse, als Gleitstoff wirkende Polymere, Öle oder Fette, die nach dem Imprägnieren in den Poren des Kohlenstoffkörpers verbleiben sollen und die die Gleiteigenschaften der Bürste verbessern. Es können aber auch andere, bekannte, Suspensionen bildende Medien verwendet werden.For most of the inventive substances, water is the preferred solvent. Where the solubility ratios permit or if water is not to be used, other polar solvents such as, for example, methyl, ethyl, propyl or isopropyl alcohol or also pyridine can be used alone or in mixtures with water.
When using ammonium nitrate as the inventive substance, aqueous solutions containing 1 to 60% by weight of ammonium nitrate can be used. However, preference is given to working with a 3 to 15 percent by weight solution of the salt in water or in methanol. In general, the amount of the inventive substance that is to be deposited in the pores of the carbon body is controlled by the content of the inventive substances in the solutions. Where it is not possible to deposit the desired amount of inventive substance in the pores in one impregnation and drying step, multiple impregnations are carried out.
In cases where, as with barium titanate, the use of solutions is not possible or where the following procedure is advantageous, liquids are used for impregnation in which the inventive substance is kept in suspension at least for the time of impregnation. As such liquids, preference is given to using, but not exclusively, substances such as waxes, polymers, oils or fats which act as lubricants, which should remain in the pores of the carbon body after impregnation and which improve the sliding properties of the brush. However, other known media forming suspensions can also be used.

In den meisten Fällen kann eine Verbesserung der Wirkungen der erfinderischen Substanz erzielt werden, wenn das Porensystem der mit der erfinderischen Substanz imprägnierten Kohlenstoffkörper noch mit einem organischen Mittel aus der Gruppe natürliche oder synthetische Wachse oder/und natürliche oder synthetische, als Gleitmittel wirkende Polymere oder/und natürliche oder synthetische Öle oder/und synthetische oder natürliche Fette imprägniert wird. Das Imprägnieren geschieht entweder mit Schmelzen oder mit Lösungen dieser organischen Mittel. Im Falle der Verwendung von Schmelzen werden die Körper nach dem Imprägnieren unter den Schmelzpunkt bzw. Erweichungsbereich der Mittel abgekühlt. Im Falle der Verwendung von Lösungen muß das Lösungsmittel nach dem Imprägnieren nach einem der bekannten Verfahren entfernt werden, von denen einige im Vorstehenden beschrieben worden sind.In most cases, the effects can improve of the inventive substance can be achieved if that Pore system impregnated with the inventive substance Carbon body still with an organic Agents from the group natural or synthetic waxes or / and natural or synthetic, as lubricants acting polymers and / or natural or synthetic oils or / and impregnated synthetic or natural fats becomes. The impregnation is done either with melting or with solutions of these organic agents. In case of Use of the body will melt after the Impregnate below the melting point or softening range the medium cooled. In the case of using solutions after impregnation, the solvent must be known methods are removed, some of which in Have been described above.

Erfindungsgemäße Bürsten, die eine Bindermatrix aus Kunstharz haben, werden nach zwei Verfahren hergestellt. Brushes according to the invention comprising a binder matrix Have synthetic resin are produced by two processes.

Nach dem einen Verfahren wird die erfinderische Substanz zuerst nach einem der vorgenannten Verfahren auf der flüssigkeitszugänglichen Oberfläche des Kohlenstoffüllers der Bürste fixiert. Sodann wird der so vorbereitete Kohlenstoffüller mit dem Binderharz vermischt und aus dieser Mischung in bekannter Weise ein Körper geformt, der entweder die Form der Bürste hat oder aus dem durch mechanisches Bearbeiten Bürsten hergestellt werden können. Nach dem Formgeben wird das Binderharz gehärtet. Beim zweiten Verfahren wird die erfinderische Substanz in fein pulverisierter Form in das Binderharz eingemischt und die so erhaltene Mischung mit dem Kohlenstoffüller gemischt, diese Mischung dann zu einem Bürstenkörper oder einem für das Herstellen von Bürsten geeigneten Körper geformt und das Binderharz gehärtet. Die Menge an erfinderischer Substanz, die in das Binderharz eingemischt wird, liegt im Bereich von 0,2 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf das nicht erhärtete Binderharz.
Es versteht sich von selbst, daß die Verfahrensschritte des ersten und des zweiten Verfahrens kombiniert werden können, wenn gewünscht wird, daß sich die erfinderische Substanz sowohl im Kohlenstoffüller als auch in der Binderharzmatrix befindet.According to one method, the inventive substance is first fixed to the liquid-accessible surface of the carbon filler of the brush by one of the aforementioned methods. The carbon filler prepared in this way is then mixed with the binder resin and a body is formed from this mixture in a known manner, which body either has the shape of the brush or from which brushes can be produced by mechanical processing. After shaping, the binder resin is hardened. In the second method, the inventive substance is mixed into the binder resin in finely pulverized form and the mixture thus obtained is mixed with the carbon filler, this mixture is then shaped into a brush body or a body suitable for producing brushes, and the binder resin is hardened. The amount of the inventive substance blended in the binder resin is in the range of 0.2 to 7% by weight based on the uncured binder resin.
It goes without saying that the process steps of the first and the second process can be combined if it is desired that the inventive substance be in both the carbon filler and the binder resin matrix.

Zum weiteren Regulieren der Betriebseingenschaften der Bürsten können diese ggf. noch mit weiteren Zusätzen oder Imprägniermitteln versehen werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. To further regulate the operating characteristics of the If necessary, these can be brushed with additional additives or Impregnating agents are provided, which from the state of the Technology are known.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert.In the following, the invention is illustrated by means of exemplary embodiments explained further.

Beispiel 1:Example 1:

Ein poröser Vorproduktkörper aus Kohlenstoff (Qualität T 1047, Hersteller SGL CARBON AG, Bonn), Abmessungen 8 x 14 x 30 mm3, für das Herstellen von Bürsten, wurde in einem Trockenschrank bei 105°C 5 Stunden lang getrocknet, sodann in einen Imprägnierkessel überführt und in diesem einem Vakuum von weniger als 100 Pa ausgesetzt. Sodann wurde die Verbindung zur Vakuumpumpe geschlossen und der Kessel vollständig mit einer Lösung geflutet, die 10 Gew.-% Ammoniumnitrat in Wasser enthielt. Nach dem Ablassen der Lösung wurde der nun imprägnierte Kohlenstoffkörper aus dem Kessel entnommen und in einem Trockenschrank acht Stunden lang bei einer Temperatur von 105 °C bei Normaldruck getrocknet. Danach stand er für das Herstellen von Bürsten in einsatzfähigen Endmaßen durch mechanisches Bearbeiten oder für weitere Imprägnierungen bereit. Der Gehalt an Ammoniumnitrat im getrockneten Körper betrug 0,5 Gew.-%.A porous carbon pre-product body (quality T 1047, manufacturer SGL CARBON AG, Bonn), dimensions 8 x 14 x 30 mm 3 , for the production of brushes, was dried in a drying cabinet at 105 ° C. for 5 hours, then in an impregnation vessel transferred and exposed to a vacuum of less than 100 Pa. The connection to the vacuum pump was then closed and the kettle was completely flooded with a solution which contained 10% by weight of ammonium nitrate in water. After draining the solution, the now impregnated carbon body was removed from the kettle and dried in a drying cabinet for eight hours at a temperature of 105 ° C. under normal pressure. Afterwards he was ready for the production of brushes in usable gauge blocks by mechanical processing or for further impregnation. The content of ammonium nitrate in the dried body was 0.5% by weight.

Beispiel 2:Example 2:

Ein gemäß Beispiel 1 mit Ammoniumnitrat imprägnierter Vorproduktkörper aus Kohlenstoff wurde in einen Kessel gelegt, der eine Lösung aus 5 Gewichtsprozent Paraffin (Type Vestowax SH 105, Lieferant Ter Hell Hermann & Co. GmbH, Hamburg) und 95 Gewichtsprozent Tetrachlorethylen enthielt. Die Imprägnierlösung war durch Auflösen des Paraffins in siedendem Tetrachlorethylen hergestellt worden. Sodann wurde der Kessel geschlossen, mit einem Rückflußkühler versehen und es wurde die Imprägnierflüssigkeit unter Atmosphärendruck auf Siedetemperatur erhitzt und der Kohlenstoffkörper 30 Minuten lang in der so erhitzten Lösung belassen. Nach dem Entnehmen des nunmehr mit Ammoniumnitrat und mit Paraffin imprägnierten Körpers aus dem Kessel wurde der Körper noch 10 Stunden lang in einem Trockenschrank bei 85 °C getrocknet. Danach wurde er durch mechanisches Bearbeiten zu verwendungsfähigen Bürsten mit den Abmessungen 6,3 x 11 x 35,5 mm3 für das Übertragen elektrischen Stromes bearbeitet.A carbon precursor body impregnated with ammonium nitrate according to Example 1 was placed in a kettle which contained a solution of 5% by weight paraffin (type Vestowax SH 105, supplier Ter Hell Hermann & Co. GmbH, Hamburg) and 95% by weight tetrachlorethylene. The impregnation solution was prepared by dissolving the paraffin in boiling tetrachlorethylene. The kettle was then closed, fitted with a reflux condenser and the impregnating liquid was heated to boiling temperature under atmospheric pressure and the carbon body was left in the solution heated in this way for 30 minutes. After removing the body now impregnated with ammonium nitrate and paraffin from the kettle, the body was dried in a drying cabinet at 85 ° C. for a further 10 hours. Then it was processed by mechanical processing to usable brushes with the dimensions 6.3 x 11 x 35.5 mm 3 for the transmission of electric current.

Auf entsprechende Weise wurden unter Verwendung von Vorproduktkörpern aus Kohlenstoff, die nicht zuvor mit Ammoniumnitrat imprägniert worden waren, Bürsten für Vergleichszwecke hergestellt.Correspondingly, using Preproduct bodies made of carbon that have not previously been used Ammonium nitrate had been impregnated, brushes for Comparative purposes made.

Laufversuche:Running tests: Versuchsgruppe 1:Experiment group 1:

Mit nicht imprägnierten Bürsten und mit gemäß den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen hergestellten Bürsten, die nach der Endbearbeitung die Abmessungen 6,3 x 11 x 35,5 mm3 aufwiesen, wurden Laufversuche auf Wechselstrommotoren des gleichen Typs unter den folgenden Betriebsbedingungen durchgeführt: With non-impregnated brushes and with brushes produced according to the above-described exemplary embodiments, which after the finishing had the dimensions 6.3 x 11 x 35.5 mm 3 , running tests were carried out on AC motors of the same type under the following operating conditions:

Umfangsgeschwindigkeit an der Bürstenlauffläche : 31,5 m/s
Übertragungsleistung: 1200 Watt
Laufzeit: 400 StundenCircumferential speed on the brush tread: 31.5 m / s
Transmission power: 1200 watts
Running time: 400 hours

Der Kommutator eines jeden Wechselstrommotors war mit zwei Bürsten bestückt, die in üblichen Bürstenhaltern geführt unter dem Druck üblicher Bürstenfedern gegen die Lauffläche gedrückt wurden.The commutator of each AC motor was two Brushes equipped in the usual brush holders under the pressure of conventional brush springs against the tread were pressed.

Versuchsergebnisse:Test results:

Imprägnierungimpregnation Verschleiß (mm/100 h) Bürste 1Wear (mm / 100 h) brush 1 Verschleiß (mm/100 h) Bürste 2Wear (mm / 100 h) brush 2 Verschleiß (mm/100 h) KollektorWear (mm / 100 h) collector Übertemperatur (K) KollektorOvertemperature (K) collector ------ 3.93.9 3,83.8 0,1000.100 9191 ------ 3,83.8 4,14.1 0,1060.106 9494 Paraffinparaffin 3,73.7 3,43.4 0,1570.157 100100 Paraffinparaffin 3,63.6 3,63.6 0,1780.178 102102 NH4NO3 NH 4 NO 3 3,13.1 3,43.4 0,1060.106 7777 NH4NO3 NH 4 NO 3 3,33.3 3,43.4 0,1230.123 8080 NH4NO3 + ParaffinNH 4 NO 3 + paraffin 2,82.8 2,82.8 0,0960.096 8484 NH4NO3 + ParaffinNH 4 NO 3 + paraffin 2,72.7 2,72.7 0,0890.089 8686

Die Übertemperatur des Kollektors ist die gemessene Differenz zwischen der jeweiligen Raumtemperatur und der Temperatur der Kollektoroberfläche an der Laufzone der Bürsten im laufenden Betrieb. Die Raumtemperatur während der Messungen lag im Bereich von 20 bis 25 °C.The overtemperature of the collector is the measured one Difference between the respective room temperature and the Temperature of the collector surface at the running zone of the Brushing during operation. The room temperature during the measurements ranged from 20 to 25 ° C.

Versuchsgruppe 2:Experiment group 2:

Auf einem Schleifringprüfstand wurden nicht imprägnierte und nur mit Ammoniumnitrat imprägnierte Bürsten der Qualität RE 500, Hersteller SGL CARBON AG, Bonn, im Vergleich getestet. Das Imprägnieren war gemäß Ausführungsbeispiel 1 vorgenommen worden. Zur Durchführung der Versuche wurden einmal 8 Bürsten mit einer Ammoniumnitratimprägnierung und ein anderes mal 8 Bürsten ohne Imprägnierung unter sonst gleichen Bedingungen laufen gelassen. Von den in einem Lauf getesteten Bürsten einer Kategorie waren je 4 auf einer Laufspur positiv und je 4 auf der anderen Laufspur negativ gepolt. Die weiteren Versuchsdaten waren:

  • Umfangsgeschwindigkeit der Lauffläche: 78 m/s
  • Strombelastung pro Bürstenlauffläche: 8 A/cm2
  • Laufdauer: 300 Stunden
    • On a slip ring test bench, non-impregnated and only ammonium nitrate impregnated brushes of the quality RE 500, manufacturer SGL CARBON AG, Bonn, were compared. The impregnation was carried out according to embodiment 1. To carry out the tests, 8 brushes with an ammonium nitrate impregnation and 8 brushes without impregnation were run under the same conditions. Of the brushes in one category tested in one run, 4 were positive on one track and 4 were negative on the other track. The other test data were:
  • Circumferential speed of the tread: 78 m / s
  • Current load per brush tread: 8 A / cm 2
  • Running time: 300 hours

    • Die Messungen während der Versuche zeigten, daß die Stromverteilung bei den erfindungsgemäßen Bürsten über die gesamte Laufzeit äußerst gleichmäßig war. Jede der Bürsten übertrug stets 25 % ± 1% des Gesamtstroms. Bei den nicht imprägnierten Bürsten lag die Stromverteilung zwischen 0 und 60% pro Bürste, d.h., einige Bürsten übertrugen zeitweise gar keinen Strom. The measurements during the tests showed that the Current distribution in the brushes according to the invention over the entire runtime was extremely even. Each of the brushes always transferred 25% ± 1% of the total current. Not with them impregnated brushes, the current distribution was between 0 and 60% per brush, i.e. some brushes transferred temporarily no electricity at all.

    Es wurden folgende gemittelten Verschleißwerte gemessen: Minus-Pol (mm/100 h) Plus-Pol (mm/100 h) ohne Imprägnierung 1,68 0,67 mit Imprägnierung 0,94 0,56 The following averaged wear values were measured: Minus pole (mm / 100 h) Positive pole (mm / 100 h) without impregnation 1.68 0.67 with impregnation 0.94 0.56

    Die Meßwerte beider Versuchsgruppen zeigen, daß das Laufverhalten der gemäß der Erfindung imprägnierten Bürsten insgesamt erheblich besser ist als das unimprägnierter Bürsten. Das betrifft insbesondere den Bürstenverschleiß sowohl bei Gleich-, als auch bei Wechselstrommaschinen. Beim Kollektorverschleiß tritt die Verbesserung erst bei den Varianten mit einer zusätzlichen Paraffinimprägnierung in Erscheinung. Daß aber auch der Kollektor insgesamt geschont wird und daß die Gleit- und Stromübertragungseigenschaften durch Verwendung erfindungsgemäß imprägnierter Bürsten erheblich verbessert werden, geht aus der Senkung der Kollektortemperaturen während des Betriebs hervor. Des weiteren wurden beim Laufen der mit Imprägnierung versehenen Bürsten wesentlich weniger Bürstenfeuer bzw. Funken beobachtet. Daraus folgt, daß die erfindungsgemäßen Bürsten auch weniger Funkstörungen verursachen.The measured values of both test groups show that the running behavior the brushes impregnated according to the invention overall is significantly better than the unimpregnated To brush. This particularly affects brush wear for both direct and alternating current machines. The improvement only occurs when the collector wears the variants with an additional paraffin impregnation in appearance. But that also the collector as a whole is spared and that the sliding and power transmission properties by use impregnated according to the invention Brushes are significantly improved, goes from the Lower collector temperatures during operation forth. Furthermore, when running the with Impregnated brushes much less Brush fire or sparks observed. It follows that the brushes according to the invention also less radio interference cause.

    Claims (16)

    Aus Kohlenstoff oder aus einem Kohlenstoffüllstoff und einer Bindermatrix aus Kunstharz bestehende Bürste für das Übertragen elektrischen Stromes mit einem Gehalt von mindestens einer anorganischen, nicht metallischen Substanz,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bürste nach ihrer Fertigstellung mindestens eine anorganische, nicht metallische Substanz enthält, die ihre Kristallstruktur im Bereich unterhalb ihres Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungsbereichs in Abhängigkeit von der Temperatur ändert und die in Form feiner Partikel über den gesamten Bürstenkörper verteilt ist.    Brush made of carbon or of a carbon filler and a binder matrix made of synthetic resin for the transmission of electric current with a content of at least one inorganic, non-metallic substance,
    characterized in that
    after its completion, the brush contains at least one inorganic, non-metallic substance, which changes its crystal structure in the area below its melting, sublimation or decomposition area depending on the temperature and which is distributed in the form of fine particles over the entire brush body.         Bürste gemäß Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bürste mindestens eine Substanz aus der Gruppe Ammoniumnitrat, Ammoniumbromid, Natriumsulfat, Natriumnitrit, Kaliumnitrat, Kaliumhydrogensulfat, Cäsiumnitrat, Silbernitrat, Thalliumnitrat, Thalliumjodid, Bariumtitanat enthält.    Brush according to claim 1,
    characterized in that
    the brush contains at least one substance from the group consisting of ammonium nitrate, ammonium bromide, sodium sulfate, sodium nitrite, potassium nitrate, potassium hydrogen sulfate, cesium nitrate, silver nitrate, thallium nitrate, thallium iodide and barium titanate.         Bürste gemäß einem der Patentansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Gehalt der ihre Kristallstruktur ändernden Substanz in der Bürste mindestens 0,01 und höchstens 9,0 Gewichtsprozent beträgt.     Brush according to one of claims 1 or 2,
    characterized in that
    the content of the substance changing its crystal structure in the brush is at least 0.01 and at most 9.0 percent by weight.         Bürste gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die ihre Kristallstruktur ändernde Substanz Ammoniumnitrat ist.    Brush according to one of claims 1 to 3,
    characterized in that
    the substance that changes its crystal structure is ammonium nitrate.         Bürste gemäß Patentanspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Gehalt an Ammoniumnitrat in der Bürste im Bereich von o,o5 bis 3 Gewichtsprozent liegt.    Brush according to claim 4,
    characterized in that
    the ammonium nitrate content in the brush is in the range from 0.5 to 3 percent by weight.         Bürste gemäß einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Bürste zusätzlich ein organisches Mittel aus der Gruppe natürliche oder synthetische Wachse oder/und natürliche oder synthetische wachsartige, als Gleitmittel wirkende Polymere oder/und synthetische Öle oder/und natürliche oder synthetische Fette enthält.    Brush according to one or more of claims 1 to 5,
    characterized in that
    the brush additionally contains an organic agent from the group natural or synthetic waxes and / or natural or synthetic wax-like polymers which act as lubricants and / or synthetic oils and / or natural or synthetic fats.         Bürste gemäß einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sich a) die ihre Kristallstruktur ändernde Substanz oder b) die ihre Kristallstruktur ändernde Substanz und das zusätzlich vorhandene organische Mittel im wesentlichen in den flüssigkeitszugänglichen Poren der Bürste befindet.     Brush according to one or more of claims 1 to 6,
    characterized in that
    yourself a) the substance that changes its crystal structure, or b) the substance that changes its crystal structure and the additional organic agent present is essentially in the fluid-accessible pores of the brush.     Verfahren zum Herstellen einer die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweisenden Bürste aus Kohlenstoff,
    dadurch gekennzeichnet, daß a) ein für die Verwendung als Bürstenmaterial oder als Bürste für das Übertragen elektrischen Stromes geeigneter, ein offenes Porenvolumen aufweisender Körper aus Kohlenstoff in eine Lösung mindestens einer ihre Kristallstruktur unterhalb ihres Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungsbereichs in Abhängigkeit von der Temperatur ändernden anorganischen, nicht metallischen Substanz oder in eine Flüssigkeit, in der mindestens eine ihre Kristallstruktur in Abhängigkeit von der Temperatur ändernde anorganische, nicht metallische Substanz in fein verteilter Form in Schwebe gehalten ist, getaucht und mit dieser Lösung oder partikelhaltigen Flüssigkeit imprägniert wird, b) sodann das Lösungsmittel oder der Flüssigkeitsanteil der partikelhaltigen Flüssigkeit verdampft wird.     Method for producing a carbon brush having the features of patent claim 1,
    characterized in that a) a body made of carbon, which is suitable for use as a brush material or as a brush for the transmission of electric current and has an open pore volume, in a solution of at least one whose crystal structure is below its melting, sublimation or decomposition range depending on the temperature-changing inorganic, not metallic substance or in a liquid in which at least one inorganic, non-metallic substance, whose crystal structure changes depending on the temperature, is kept in suspension in a finely divided form, is immersed and impregnated with this solution or liquid containing particles, b) then the solvent or the liquid portion of the particle-containing liquid is evaporated.     Verfahren gemäß Patentanspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zum Imprägnieren eine Lösung von Ammoniumnitrat in einem Lösungsmittel aus der Gruppe Wasser, Methylalkohol, Äthylalkohol, Pyridin verwendet wird.    Method according to claim 8,
    characterized in that
    a solution of ammonium nitrate in a solvent from the group consisting of water, methyl alcohol, ethyl alcohol and pyridine is used for impregnation.         Verfahren gemäß Patentanspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    zum Imprägnieren eine 1 bis 60 Gew.-% Ammoniumnitrat enthaltende wässerige Lösung verwendet wird.    Method according to claim 9,
    characterized in that
    an aqueous solution containing 1 to 60% by weight of ammonium nitrate is used for impregnation.         Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das imprägnierte Kohlenstoffmaterial zum Entfernen des Lösungsmittels oder des Flüssigkeitsanteils der Flüssigkeit, in der die Substanz, die ihre Kristallstruktur in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, in Schwebe gehalten wird, auf eine Temperatur erhitzt wird, die mindestens 5 K über dem Siedebereich des verwendeten Lösungsmittels oder des Flüssigkeitsanteils der schwebstoffhaltigen Flüssigkeit liegt.    Method according to one of claims 8 to 10,
    characterized in that
    the impregnated carbon material for removing the solvent or the liquid portion of the liquid in which the substance which changes its crystal structure depending on the temperature is suspended is heated to a temperature which is at least 5 K above the boiling range of the solvent used or of the liquid portion of the liquid containing suspended matter.         Verfahren zum Herstellen einer die Merkmale des Patentanspruchs 6 aufweisenden Bürste aus Kohlenstoff,
    dadurch gekennzeichnet, daß a) ein für die Verwendung als Bürstenmaterial oder als Bürste für das Übertragen elektrischen Stromes geeigneter, ein offenes Porenvolumen aufweisender Körper aus Kohlenstoff in eine Lösung mindestens einer ihre Kristallstruktur in Abhängigkeit von der Temperatur ändernden anorganischen, nicht metallischen Substanz oder in eine Flüssigkeit, in der mindestens eine ihre Kristallstruktur unterhalb ihres Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungsbereichs in Abhängigkeit von der Temperatur ändernde anorganische, nicht metallische Substanz in fein verteilter Form in Schwebe gehalten ist, getaucht und mit dieser Lösung oder partikelhaltigen Flüssigkeit imprägniert wird, b) sodann das Lösungsmittel oder der Flüssigkeitsanteil der schwebstoffhaltigen Flüssigkeit verdampft wird, c) danach der mindestens eine, die Kristallstruktur in Abhängigkeit von der Temperatur ändernde anorganische, nicht metallische Substanz enthaltende Körper aus Kohlenstoff durch Eintauchen in eine Schmelze aus einem organischen Mittel aus der Gruppe natürliche oder synthetische Wachse oder/und natürliche oder synthetische, wachsartige, als Gleitmittel wirkende Polymere oder/und natürliche oder synthetische Öle oder/und synthetische oder natürliche Fette mit diesem Mittel imprägniert und d) der Körper nach dem Imprägnieren auf Raumtemperatur abgekühlt wird.     Method for producing a carbon brush having the features of claim 6,
    characterized in that a) a body made of carbon which is suitable for use as a brush material or as a brush for the transmission of electrical current and has an open pore volume in a solution of at least one inorganic, non-metallic substance which changes its crystal structure as a function of the temperature or into a liquid in which at least one of its crystalline structures is kept in suspension below its melting, sublimation or decomposition range depending on the temperature-changing inorganic, non-metallic substance in finely divided form, immersed and impregnated with this solution or particle-containing liquid, b) the solvent or the liquid portion of the liquid containing suspended matter is then evaporated, c) then the at least one body made of carbon, which contains the crystal structure as a function of the temperature and changes as a function of temperature, by immersion in a melt of an organic agent from the group natural or synthetic waxes and / or natural or synthetic wax-like, as Lubricant-acting polymers and / or natural or synthetic oils or / and synthetic or natural fats impregnated with this agent and d) the body is cooled to room temperature after impregnation.     Verfahren zum Herstellen einer die Merkmale des Patentanspruchs 6 aufweisenden Bürste aus Kohlenstoff,
    dadurch gekennzeichnet, daß a) ein für die Verwendung als Bürstenmaterial oder als Bürste für das übertragen elektrischen Stromes geeigneter, ein offenes Porenvolumen aufweisender Körper aus Kohlenstoff in eine Lösung mindestens einer ihre Kristallstruktur unterhalb ihres Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungsbereichs in Abhängigkeit von der Temperatur ändernden anorganischen, nicht metallischen Substanz oder in eine Flüssigkeit, in der mindestens eine ihre Kristallstruktur in Abhängigkeit von der Temperatur ändernde anorganische, nicht metallische Substanz in fein verteilter Form in Schwebe gehalten ist, getaucht und mit dieser Lösung oder partikelhaltigen Flüssigkeit imprägniert wird, b) sodann das Lösungsmittel oder der Flüssigkeitsanteil der schwebstoffhaltigen Flüssigkeit verdampft wird, c) danach der Körper aus Kohlenstoff durch Eintauchen in eine Lösung aus einem organischen Mittel aus der Gruppe natürliche oder synthetische Wachse oder/und natürliche oder synthetische, wachsartige, als Gleitmittel wirkende Polymere oder/und natürliche oder synthetische Öle oder/und synthetische oder natürliche Fette mit diesem Mittel imprägniert und dann d) das Lösungsmittel der in den Poren des Körpers befindlichen Lösung nach dem Entnehmen des Körpers aus dem Imprägnierbad durch Verdampfen entfernt wird.     Method for producing a carbon brush having the features of claim 6,
    characterized in that a) a body made of carbon, which is suitable for use as a brush material or as a brush for the transmitted electrical current and has an open pore volume, in a solution of at least one of its crystal structure below its melting, sublimation or decomposition range depending on the temperature-changing inorganic, not metallic substance or in a liquid in which at least one inorganic, non-metallic substance, whose crystal structure changes depending on the temperature, is kept in suspension in a finely divided form, is immersed and impregnated with this solution or liquid containing particles, b) the solvent or the liquid portion of the liquid containing suspended matter is then evaporated, c) then the body made of carbon by immersing it in a solution of an organic agent from the group natural or synthetic waxes and / or natural or synthetic wax-like polymers acting as lubricants or / and natural or synthetic oils or / and synthetic or natural fats impregnated with this agent and then d) the solvent of the solution in the pores of the body is removed by evaporation after the body has been removed from the impregnation bath.     Verfahren zum Herstellen eines die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweisenden Bürstenwerkstoffs aus einem Kohlenstoffüllstoff und einer Bindermatrix aus Kunstharz,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    eine Mischung aus einem Kunstharzbindemittel, einem für das Herstellen von Bürsten geeigneten Kohlenstofffüllstoff und mindestens einer anorganischen, nicht metallischen Substanz, die ihre Kristallstruktur unterhalb ihres Schmelz-, Sublimations- oder Zersetzungsbereichs in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, hergestellt wird, diese Mischung zu einem als Bürste oder als Vorprodukt für das Herstellen einer Bürste geeigneten Körper geformt und der Kunstharzanteil des Körpers gehärtet wird.    Method for producing a brush material having the features of claim 1 from a carbon filler and a binder matrix from synthetic resin,
    characterized in that
    a mixture of a synthetic resin binder, a carbon filler suitable for the production of brushes and at least one inorganic, non-metallic substance which changes its crystal structure below its melting, sublimation or decomposition range depending on the temperature, this mixture is made into an as Brush or molded as a preliminary product for the manufacture of a brush suitable body and the synthetic resin portion of the body is hardened.         Verfahren zum Herstellen eines die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweisenden Bürstenwerkstoffs aus einem Kohlenstoffüllstoff und einer Bindermatrix aus Kunstharz,
    dadurch gekennzeichnet, daß a) ein für das Herstellen von Bürsten geeigneter Kohlenstoffüllstoff mit der Lösung einer anorganischen, nicht metallischen Substanz, die ihre Kristallstruktur im Bereich unterhalb ihres Schmelz-, Sublimation- oder Zersetzungsbereichs in Abhängigkeit von der Temperatur ändert oder mit einer Flüssigkeit, in der eine solche anorganische, nicht metallische Substanz in Partikelform in Schwebe gehalten ist, imprägniert wird, b) nach dem Imprägnieren das Lösungsmittel oder die Flüssigkeit, in der die anorganische Substanz in Schwebe gehalten worden ist, aus dem Kohlenstofffüllstoff durch Verdampfen entfernt wird, c) eine Mischung aus einem Kunstharzbindemittel und dem nach den Verfahrensschritten a) plus b) hergestellten Kohlenstoffüllstoff hergestellt wird, d) diese Mischung zu einem als Bürste oder als Vorprodukt für das Herstellen einer Bürste geeigneten Körper geformt und e) der Kunstharzanteil des Körpers gehärtet wird.     Method for producing a brush material having the features of claim 1 from a carbon filler and a binder matrix from synthetic resin,
    characterized in that a) a suitable for the manufacture of brushes carbon filler with the solution of an inorganic, non-metallic substance that changes its crystal structure in the range below its melting, sublimation or decomposition range depending on the temperature or with a liquid in which such an inorganic , non-metallic substance in particle form is suspended, is impregnated, b) after impregnation, the solvent or the liquid in which the inorganic substance has been suspended is removed from the carbon filler by evaporation, c) a mixture of a synthetic resin binder and the carbon filler produced according to process steps a) plus b) is produced, d) this mixture is shaped into a body suitable as a brush or as a preliminary product for the production of a brush, and e) the synthetic resin part of the body is hardened.     Verfahren zum Herstellen eines Bürstenwerkstoffes nach Patentanspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    in Verfahrensschritt c) anstatt des Kunstharzbindemittels eine Mischung aus einem Kunstharzbindemittel und einer anorganischen, nicht metallischen Substanz, die ihre Kristallstruktur im Bereich unterhalb ihres Schmelz-, Sublimations, oder Zersetzungsbereichs in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, verwendet wird.    Method for producing a brush material according to claim 15,
    characterized in that
    in process step c), instead of the synthetic resin binder, a mixture of a synthetic resin binder and an inorganic, non-metallic substance is used, which changes its crystal structure in the range below its melting, sublimation or decomposition range depending on the temperature.
    EP98121048A 1997-11-28 1998-11-06 Impregnated carbon brush for conducting electrical current Withdrawn EP0930675A3 (en)

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