EP0644632A2 - Kohlebürste, sowie Verfahren zum Imprägnieren einer solchen - Google Patents

Kohlebürste, sowie Verfahren zum Imprägnieren einer solchen Download PDF

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EP0644632A2 EP94113829A EP94113829A EP0644632A2 EP 0644632 A2 EP0644632 A2 EP 0644632A2 EP 94113829 A EP94113829 A EP 94113829A EP 94113829 A EP94113829 A EP 94113829A EP 0644632 A2 EP0644632 A2 EP 0644632A2
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Definitions

  • the invention relates to a carbon brush which is impregnated with an impregnating agent, in particular a carbon brush for heavily used tools.
  • the invention further relates to a method for impregnating a carbon brush or a carbon bar.
  • an impregnated carbon brush for electrical machines with an impregnating agent that contains fat, wax or oil as a lubricant is known.
  • the impregnating agents are either liquid or solid at normal temperature and are brought to a temperature equal to or above the melting point of the lubricant in an impregnating bath in which the carbon brush is impregnated.
  • the impregnating temperature is set to approximately 100 ° C.
  • DE 26 09 834 C3 describes an impregnated carbon brush which, as an impregnating agent, contains a non-melting fat, a non-melting wax or a contains non-flowing oil, the fat, wax or oil of the impregnating agent being intimately mixed with a gelling agent made of montmorillonite flakes, the surfaces of which are coated with long-chain hydrocarbons, and thereby converted into the non-melting or non-flowing, harder and abrasion-resistant state. Impregnation is carried out using the vacuum pressure method.
  • Impregnated carbon brushes according to DE 26 09 834 C3 have proven their worth and in their use show advantages in terms of good commutation, less spark interference, long service life and possible use with high performance. However, it would be desirable if there were further advantages with regard to brush wear, collector wear or the collector temperature occurring during operation or the running time of the machine, especially if it is used in machines with temperature-sensitive commutators that are asbestos-free.
  • the present invention is based on the problem of developing a carbon brush or a method for impregnating one of the type described above in such a way that further improvements in the mechanical running behavior of the carbon brush can be achieved and, in particular, unproblematic use with asbestos-free commutators is possible. Improved spark suppression and temperature resistance should also be achieved. A solvent should not be used in the impregnation itself. The impregnating agent should also be environmentally friendly.
  • the problem is solved with a carbon brush in that the carbon brush is impregnated with a mixture of ester oil and a synthetic hydrocarbon oil.
  • the ester oil can preferably be a synthetic ester oil such as carboxylic acid ester or dicarboxylic acid ester.
  • the carbon brush is impregnated with an ester oil which has a kinematic viscosity of approximately 14 mm2 / s at 100 ° C and a kinematic viscosity of approximately 63 mm2 / s at 40 ° C.
  • the ester oil should also have a density at 20 ° C of about 0.92 g / m3 at 20 ° C.
  • a reduction in brush collector wear and a reduction in collector temperature could be achieved in particular if the impregnating agent of the carbon brush is approximately 0.5 to 15 percent by weight, preferably approximately 5 percent by weight.
  • the problem is solved by impregnating the carbon brush or the carbon bar in a mixture of ester oil and a synthetic hydrocarbon oil.
  • the impregnation with the impregnating agent according to the invention does not have to be carried out by the vacuum pressure method, but that the carbon brush or the carbon bar can only be immersed in the mixture of ester oil and synthetic hydrocarbon oil for a certain period of time.
  • the period is preferably between 0.5 and 5 hours, in particular 1.5 to 2.5 hours.
  • the carbon brush or the carbon bar is then drained off and then preferably dried by spinning at a temperature between 50 and 90 ° C., in particular approximately at 80 ° C., for a period of about 5 to 20 minutes, preferably of about 10 minutes.
  • the carbon brush is then immediately ready for use or the carbon bar could be machined directly to a carbon brush of the desired geometry.
  • a carbon brush is immersed in an undiluted synthetic ester oil at room temperature over a period of about 2 hours and then removed to become and drain ester oil. The carbon brush is then spun dry at a temperature of approximately 80 ° C. for 10 minutes. The carbon brush was then immediately ready for use. There was no rinsing.
  • a corresponding carbon brush was then installed in a jigsaw to determine the running time, brush wear, collector wear, running time and collector temperature.
  • the running tests were then compared to a carbon brush which had been impregnated with known impregnating agents. As a result it could be determined:

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste, die mit einem synthetischen Esteröl imprägniert ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste, die mit einem Imprägniermittel imprägniert ist, insbesondere Kohlebürste für stark beanspruchte Werkzeuge. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Imprägnieren einer Kohlebürste oder eines Kohleriegels.
  • Aus der US 949,988 ist eine imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen mit einem Imprägniermittel, das Fett, Wachs oder Öl als Schmiermittel enthält, bekannt. Die Imprägniermittel sind bei Normaltemperatur entweder flüssig oder fest und werden in einem Imprägnierbad, in dem die Kohlebürste imprägniert wird, auf eine Temperatur gleich oder über dem Schmelzpunkt des Schmiermittels gebracht. Wird z.B. Petroleumgelee als Imprägniermittel benutzt, wird die Imprägniertemperatur auf ungefähr 100 °C eingestellt. Nach dem Imprägniervorgang wird die Kohlebürste bei einer Temperatur nachbehandelt, die wenigstens so hoch ist wie die maximale Betriebstemperatur.
  • Nach den DE-AS 1 200 935, DE-AS 1 171 982, DE-OS 1 638 281 und DE-OS 1 638 285 können Kohlebürsten mit Estern imprägniert werden. Auch besteht die Möglichkeit, ein Gemisch von Polyoxidalkendiolen und deren Estern einerseits und aliphatischer Carbonsäure mit 8 bis 25 Kohlestoffatomen und Salze dieser Säure andererseits als Imprägniermittel zu verwenden (US 2,425,046).
  • In der DE 26 09 834 C3 wird eine imprägnierte Kohlebürste beschrieben, die als Imprägniermittel ein nichtschmelzendes Fett, ein nichtschmelzendes Wachs oder ein nichtfließendes Öl enthält, wobei das Fett, Wachs oder Öl des Imprägniermittels mit einem Geliermittel aus Montmorillonitschuppen, deren Oberflächen mit langkettigen Kohlenwasserstoffen überzogen sind, innig vermischt und dadurch in den nichtschmelzenden bzw. nichtfließenden, härteren und abriebfesten Zustand übergeführt ist. Das Imprägnieren erfolgt nach der Vakuum-Druck-Methode.
  • Imprägnierte Kohlebürsten nach der DE 26 09 834 C3 haben sich überaus bewährt und zeigen in ihrem Einsatz Vorteile in bezug auf gute Kommutierung, geringere Funkenstörung, hohe Lebensdauer und Einsatzmöglichkeit bei hoher Leistung. Wünschenswert wäre es jedoch, wenn weitere Vorteile in bezug auf den Bürstenverschleiß, Kollektorverschleiß oder die beim Betrieb auftretenden Kollektortemperatur bzw. die Laufdauer der Maschine gegeben wären, insbesondere dann, wenn ein Einsatz in Maschinen mit temperaturempfindlichen Kommutatoren, die asbestfrei sind, erfolgt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kohlebürste bzw. ein Verfahren zum Imprägnieren einer solchen der zuvor beschriebenen Art so weiterzubilden, daß weitere Verbesserungen des mechanischen Laufverhaltens der Kohlebürste erzielbar sind und insbesondere ein unproblematischer Einsatz bei asbestfreien Kommutatoren möglich ist. Auch soll eine noch verbesserte Funkenentstörung sowie Temperaturbeständigkeit erzielt werden können. Beim Imprägnieren selbst soll ein Lösungsmittel nicht zum Einsatz gelangen. Auch soll das Imprägniermittel umweltverträglich sein.
  • Das Problem wird bei einer Kohlebürste dadurch gelöst, daß die Kohlebürste mit einem Gemisch aus Esteröl und einem synthetischen Kohlenwasserstofföl imprägniert ist.
  • Vorzugsweise kann es sich bei dem Esteröl um ein synthetisches Esteröl wie Carbonsäureester bzw. Dicarbonsäureester handeln.
  • Insbesondere ist die Kohlebürste mit einem Esteröl imprägniert, das bei 100 °C eine kinematische Viskosität von in etwa 14 mm²/s und bei 40 °C eine kinematische Viskosität von in etwa 63 mm²/s hat. Das Esteröl sollte ferner bei 20 °C eine Dichte bei 20 °C von in etwa 0,92 g/m³ haben.
  • Kommen entsprechende erfindungsgemäß imprägnierte Kohlebürsten zum Einsatz, so konnte überraschenderweise eine wesentliche Absenkung der Kommutatortemperatur und eine Erhöhung der Lebensdauer sowie eine deutliche Reduzierung des Kommutatorangriffs festgestellt werden. Somit sind entsprechende Kohlebürsten insbesondere für einen Einsatz in Maschinen geeignet, die asbestfreie Kommutatoren aufweisen.
  • Eine Verringerung des Bürsten-Kollektorverschleißes sowie eine Verringerung der Kollektortemperatur konnte insbesondere dann erreicht werden, wenn das Imprägniermittel der Kohlebürste ungefähr 0,5 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise in etwa 5 Gew. % beträgt.
  • Verfahrensmäßig wird das Problem dadurch gelöst, daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel in einem Gemisch auf Esteröl und einem synthetischen Kohlenwasserstofföl imprägniert wird.
  • Überraschenderweise hat sich ferner gezeigt, daß das Imprägnieren mit dem erfindungsgemäßen Imprägniermittel nicht nach der Vakuum-Druck-Methode erfolgen muß, sondern daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel nur über einen gewissen Zeitraum in das Gemsich aus Esteröl und synthetischem Kohlenwasserstofföl einzutauchen ist. Bevorzugterweise liegt der Zeitraum zwischen 0,5 und 5 Stunden, insbesondere bei 1,5 bis 2,5 Stunden. Anschließend wird die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel abgetropft und sodann vorzugsweise durch Schleudern bei einer Temperatur zwischen 50 und 90 °C, insbesondere in etwa bei 80 °C über einen Zeitraum von in etwa 5 bis 20 min, vorzugsweise von in etwa 10 min getrocknet. Sodann ist die Kohlebürste unmittelbar einsatzbereit bzw. der Kohleriegel konnte unmittelbar zu einer Kohlebürste gewünschter Geometrie bearbeitet werden.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus dem nachfolgend wiedergegebenen Beispiel.
  • In einen unverdünnten synthetischen Esteröl wird eine Kohlebürste bei Zimmertemperatur über einen Zeitraum von in etwa 2 Stunden getaucht, um anschließend entnommen zu werden und Esteröl abtropfen zu lassen. Sodann wird die Kohlebürste bei einer Temperatur von in etwa 80 °C 10 min trockengeschleudert. Die Kohlebürste war anschließend unmittelbar einsatzbereit. Ein Nachspülen erfolgte nicht.
  • Eine Überprüfung der Kohlebürste hat gezeigt, daß der Gewichtsanteil des Imprägniermittels in etwa 5 % betrug.
  • Eine entsprechende Kohlebürste wurde sodann in eine Stichsäge eingebaut, um Laufzeit, Bürstenverschleiß, Kollektorverschleiß, erreichte Laufdauer und Kollektortemperatur zu bestimmen. Die Laufversuche wurden sodann mit einer Kohlebürste verglichen, die mit bekannten Imprägniermitteln imprägniert worden sind. Als Ergebnis konnte festgestellt werden:
    Figure imgb0001

Claims (9)

  1. Kohlebürste, die mit einem Imprägniermittel imprägniert ist, insbesondere Kohlebürste für stark beanspruchte Werkzeuge,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kohlebürste mit einem Gemisch aus Esteröl und einem synthetischen Kohlenwasserstofföl imprägniert ist.
  2. Kohlebürste nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Esteröl ein synthetisches Esteröl wie Carbonsäureester oder Dicarbondsäureester ist.
  3. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Esteröl bei 100 °C eine kinematische Viskosität von in etwa 14 mm²/s und bei 40 °C eine kinematische Viskosität von in etwa 63 mm²/s hat.
  4. Kohlebürste nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das synthetische Esteröl bei 20 °C eine Dichte von in etwa 0,92 g/cm³ hat.
  5. Kohlebürste nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die imprägnierte Kohlebürste 0,5 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 5 Gew.% Imprägniermittel enthält.
  6. Verfahren zum Imprägnieren einer Kohlebürste oder eines Kohleriegels,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel in einem Gemisch aus Esteröl und einem synthetischen Kohlenwasserstofföl imprägniert wird.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel in das Gemisch aus Esteröl und synthetischem Kohlenwasserstofföl über einen Zeitraum t mit vorzugsweise 0,5 < t < 5 h getaucht, anschließend durch Abtropfen überschüssigen Esteröl entfernt und schließlich bei einer Temperatur T mit vorzugsweise 50 °C < T < 90 °C getrocknet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kohlebürste bzw. Kohleriegel über einen Zeitraum mit 15 < t < 20 min, vorzugsweise mit t ≈ 10 min getrocknet wird.
  9. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kohlebürste bzw. der Kohleriegel während des Trocknens geschleudert wird.
EP94113829A 1993-09-09 1994-09-03 Kohlebürste, sowie Verfahren zum Imprägnieren einer solchen Expired - Lifetime EP0644632B1 (de)

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EP0644632A3 EP0644632A3 (de) 1995-12-13
EP0644632B1 EP0644632B1 (de) 1999-06-02

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